DE102020207435A1

DE102020207435A1 - Sensoranordnung zum Sichern eines Sensors

Info

Publication number: DE102020207435A1
Application number: DE102020207435.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Krämer; Patrick Heinzmann; Stefan Allgaier; Roland Welle
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (100, 600) zum Sichern eines Sensors (102) in einer Installationsposition in einem mobilen Behälter (130, 610), aufweisend einen Sensor (102) mit einem Sensorgehäuse (106, 616), wobei der Sensor (102) eingerichtet ist zum Erfassen eines Behälterzustands, und eine Sicherungseinrichtung, die sich von einer ungesicherten Stellung, in welcher sich die Sensoranordnung (100, 600) von der Installationsposition lösen lässt, in eine gesicherte Stellung, in welcher sich die Sensoranordnung (100, 600) ohne Hilfsmittel nicht von der Installationsposition lösen lässt, bewegen lässt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Sichern eines Sensors in einer Installationsposition in einem mobilen Behälter, einen Behälter mit einer Sensoranordnung, eine Verwendung der Sensoranordnung zum sicheren Transport eines Behälters und eine Verwendung der Sensoranordnung zum Schutz des Sensors vor unbefugter Entfernung vom Behälter.
Hintergrund der Erfindung
Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsensoren werden üblicherweise mit einer Flanschbefestigung oder einer Einschraubbefestigung montiert. Bei der Flanschbefestigung weist beispielsweise das Füllstandmessgerät einen tellerförmigen Flansch auf, welcher den Antennenhals des Geräts flanschartig umgibt, um mit einem entsprechenden Gegenflansch im Bereich einer Öffnung des Behälters verschraubt zu werden. Bei der Einschraubbefestigung ist der Antennenhals selbst mit einem Außengewinde ausgestattet, sodass dass das Füllstandmessgerät über das Außengewinde in ein entsprechendes Innengewinde in einer entsprechenden Behälteröffnung eingeschraubt werden kann. Weitere bekannte Befestigungsvorrichtungen sind Montageklammern, Klammerbügel und Bajonettverschlüsse.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative, verbesserte Sensorbefestigung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise die Sensoranordnung zum Sichern eines Sensors in einer Installationsposition in einem mobilen Behälter, den Behälter mit der Sensoranordnung, die Verwendung der Sensoranordnung zum sicheren Transport eines Behälters und die Verwendung der Sensoranordnung zum Schutz des Sensors vor unbefugter Entfernung vom Behälter. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Sensoranordnung zum Sichern eines Sensors in einer Installationsposition in einem mobilen Behälter bereitgestellt. Die Sensoranordnung weist einen Sensor mit einem Sensorgehäuse auf, wobei der Sensor zum Erfassen eines Behälterzustands eingerichtet ist. Die Sensoranordnung weist ferner eine Sicherungseinrichtung auf, die sich von einer ungesicherten Stellung, in welcher sich der Sensor und/oder die Sensoranordnung von der Installationsposition lösen lässt, in eine gesicherte Stellung, in welcher sich der Sensor bzw. die Sensoranordnung ohne Hilfsmittel nicht von der Installationsposition lösen lässt, bewegen lässt. Unter Größe eines Mediums im Behälter wird beispielsweise eine Füllhöhe, d.h. die Höhe des Mediums im Behälter, oder ob sich ein Medium im Behälter befindet, d.h. ein Füllzustand des Behälters wie z.B. gefüllt oder leer, verstanden. Eine Größe des Mediums kann auch die chemische oder physikalische Eigenschaften des Mediums betreffen, wie z.B. stoffliche Zusammensetzung des Mediums, Temperatur, Körnung, Aggregatzustand, Durchmischung, etc. Die Sicherungseinrichtung kann dabei eine am Sensor angebrachte Anordnung sein, die beispielsweise das Lösen der Sensoranordnung von der Installationsposition, zum Beispiel am mobilen Behälter, verhindert, oder sie kann beispielsweise teilweise am Sensor angebracht sein und teilweise in einer Halterung, die nicht vom Behälter gelöst wird, so dass nur der Sensor mit dem am Sensor angebrachten Teil der Sicherungseinrichtung von der Installationsposition gelöst wird, wie in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben. Eine Installationsposition ist zum Beispiel eine Position, in welcher der Sensor oder die Sensoranordnung am Behälter entfernbar befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Sicherungseinrichtung ein Federelement auf, eingerichtet zum Sichern des Sensors in der Installationsposition, wobei das Federelement als erstes Sperrelement eine Feder zur Ausübung einer Kraft gegen das Sensorgehäuse aufweist. Die Sicherungseinrichtung weist ferner ein Sicherungselement auf, das eingerichtet ist, die Sensoranordnung oder den Sensor mittels der Feder gegen ein Lösen der Sensoranordnung bzw. der Feder in der sichernden Position zu sichern. Eine solche Sicherung wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass durch die Feder bzw. Federkraft das Sensorgehäuse bzw. ein daran fix angebrachtes Sicherungselement in eine sichere Position gedrückt wird, falls durch z.B. eine äußere Kraft, die beispielweise durch Beschleunigen oder Bremsen eines Transportfahrzeugs bei einem liegenden Transport des Behälters auf den Sensor wirkt, die andernfalls dazu führen würde, dass sich der Sensor oder die Sensoranordnung vom Behälter löst. Die Feder kann hierbei z.B. so konfiguriert sein, dass eine gewollte, stärkere Kraft gegen die Federkraft das Entfernen der Sensoranordnung vom Behälter ermöglicht, wie weiter unten in dieser Beschreibung ausgeführt wird. Ein weiteres Beispiel ist, dass die Feder in einem gelösten Zustand das Sicherungselement in einer ersten Richtung in eine Position bringt, so dass das Sicherungselement bei dem Versuch einer Entfernung der Sensoranordnung in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung ein Hindernis darstellt und z.B. an einem Teil der Behälteröffnung hängen bleibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sensoranordnung eine Sensorhalterung zur Aufnahme des Sensors auf, wobei das Federelement an der Innenseite der Sensorhalterung angeordnet ist. Die Sensorhalterung weist eine Nut mit einem Verschlusskanal und einem mit dem Verschlusskanal verbundenen Öffnungskanal auf. Am Sensorgehäuse ist ein Bolzen angeordnet, wobei der Bolzen und die Nut einen Bajonettverschluss bilden. In dieser Ausführungsform bildet der Bolzen das Sicherungselement bzw. stellt der Bolzen das Sicherungselement dar. Die Feder ist eingerichtet, eine Kraft gegen einen Boden der Sensorhalterung auszuüben und durch die Federkraft auf das Sensorgehäuse einerseits und den Boden andererseits den am Sensorgehäuse angeordneten Bolzen in den Verschlusskanal der Nut zu drücken, wobei die sichernde Position eine Position im Verschlusskanal ist. Diese Ausführungsform lässt sich beispielsweise auf das oben beschriebene Transport-Beispiel anwenden.
Gemäß einer Ausführungsform weisen das Sensorgehäuse und die Sensorhalterung eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Die Sensorhalterung weist eine Sperrkugel als zweites Sperrelement auf, sowie eine umfangseitige Kugelbahn, die derart ausgestaltet ist, dass die Sperrkugel in der Kugelbahn rollen kann, und die ferner derart ausgestaltet ist, dass sie unterschiedliche Niveaus aufweist, so dass die Sperrkugel in Abhängigkeit der Lage der Sensorhalterung und des Gravitationsvektors ein Sperrniveau oder ein Freigabeniveau annehmen kann. Im Falle, dass die Sperrkugel das Sperrniveau annimmt, befindet sich das Sicherungselement in der sichernden Position. „Umfangseitig“ ist hierbei so zu verstehen, dass die Kugelbahn eine runde Bahn ist, deren Mittelpunkt auf oder nahe der Rotationsachse des Zylinders, den das Sensorgehäuse bildet, liegt. Vorzugsweise ist der Radius der Kugelbahn kleiner als der Radius des Gehäuses. Die Kugelbahn liegt hierbei vorteilhafterweise zwischen dem Boden des Sensorgehäuses und dem Boden der Sensorhalterung, so dass die Kugel in Abhängigkeit ihres Ortes auf der Kugelbahn das minimale Niveau des Sensorgehäuses definiert, da das Sensorgehäuse die Kugel nicht zusammendrücken kann. Unter „Niveau“ ist ein Höhenprofil entlang der Rotationsachse zu verstehen, bzw. die Höhe bezüglich einer beliebigen Referenzebene normal zur Rotationsachse. Die „Lage“ der Sensorhalterung ist beispielsweise eine vertikale Lage oder eine horizontale Lage. Beispielsweise wird die Lage der Sensorhalterung und der sich darin befindlichen Sensoranordnung im obigen Transport-Beispiel von vertikal auf horizontal verändert, wenn der Behälter mit der Sensoranordnung transportiert werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Freigabe des Sensors durch einen manuellen Druck gegen die Feder ermöglicht, wenn sich das Sicherungselement aufgrund der Federkraft in der sichernden Position befindet.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Freigabe des Sensors verhindert, wenn sich das Sicherungselement aufgrund der Sperrkugel in der sichernden Position befindet.
Somit gibt es sozusagen eine schwächere Form der Sicherung, die erlaubt, dass der Sensor aus der Sensorhalterung entnommen wird, aber dennoch ein ungewolltes Herausfallen während z.B. eines Transports verhindert. Andererseits gibt es eine stärkere Form der Sicherung, die es nicht ohne weitere Maßnahmen erlaubt, den Sensor aus der Halterung zu entfernen. Durch einen Druck gegen den Sensor würde es somit nicht möglich sein, den Bajonettverschluss zu öffnen. Damit wird zum Beispiel die Sicherheit beim Transport erhöht. Die weiteren Maßnahmen wären beispielsweise eine manuelle oder elektrische Betätigung eines Mechanismus, der die Kugel entweder entfernt oder auf ein Freigabeniveau bringt oder andere Hilfsmittel, mit denen die Kugel aus dem Sperrniveau bewegt werden kann. Die Sperrlage, d.h. ob die Kugel in einer horizontalen Behälterlage bzw. Sensorlage zu einer Sperrung führt, hängt dabei davon ab, wo auf der Kugelbahn, also unten oder nicht unten das Sperrniveau liegt. „Unten“ bedeutet hierbei in Richtung der Gravitation.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Sensoranordnung einen Wahlschalter auf, der eingerichtet ist, um bei Betätigung das Sperrniveau mit dem Freigabeniveau zu tauschen. Somit ist es möglich, zu wählen, ob die Sperrlage unten oder nicht unten ist. Beispielsweise kann dann gewählt werden, ob die Sicherung durch die Sperrkugel dann erfolgt, wenn der Behälter liegt, wie zum Beispiel beim Transport, oder wenn der Behälter aufrecht aufgestellt ist.
Gemäß einer Ausführungsform dreht der Wahlschalter die Kugelbahn. Das heißt, dass z.B. die Kugelbahn um die oben erläuterte Rotationsachse um 90° gedreht werden kann, um das Freigabeniveau örtlich mit dem Sperrniveau zu tauschen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Sensorgehäuse einen Flansch auf, der eingerichtet ist, auf einem überstehenden Teil eines Randes einer Behälteröffnung zu ruhen. Das Federelement weist z.B. an einem Ende der Feder bzw. des Federelements ein Schnappverschlusselement auf, das das Sicherungselement bildet. Das Federelement und das Schnappverschlusselement sind derart eingerichtet, dass, wenn der Sensor durch die Behälteröffnung geführt wird, die Feder durch den überstehenden Teil der Behälteröffnung zusammengedrückt wird, das Schnappverschlusselement über den überstehenden Teil des Randes der Behälteröffnung gleitet, und die Feder gelöst wird, sobald das Schnappverschlusselement den überstehenden Teil der Behälteröffnung passiert hat, und das Schnappverschlusselement damit die sichernde Position einnimmt. Der Flansch ruht somit auf dem überstehenden Teil des Randes der Behälteröffnung, wenn das Schnappverschlusselement damit die sichernde Position eingenommen hat, bzw. im Betriebszustand. „Schnappverschluss“ bedeutet somit hierbei, dass das Sicherungselement unterhalb des überstehenden Teil des Randes der Behälteröffnung durch das Lösen der Feder „einschnappt“ oder einrastet. Der Schnappverschluss kann dann nur wieder durch ein Hilfsmittel, d.h. einer elektronischen oder mechanischen Anordnung wieder gelöst werden. Hierzu muss die Feder, an deren einem Ende das Sicherungselement angebracht ist, wieder komprimiert bzw. gespannt werden, so dass das Sicherungselement bzw. die Sensoranordnung wieder über den überstehenden Teil des Randes der Behälteröffnung geführt werden kann und die Sensoranordnung aus dem Behälter entnommen werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Sensoranordnung eine Steuerung im Sensorgehäuse auf. Die Steuerung weist ein Steuerelement und einen Aktuator auf, wobei der Aktuator eingerichtet ist, bei Betätigung das Federelement zu komprimieren oder zu dekomprimieren, so dass das Schnappverschlusselement den Sensor freigibt. Somit kann die Sensoranordnung bzw. der Sensor elektronisch wieder freigegeben werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktuator eine Induktivität. Die Induktivität zieht das Sicherungselement zurück bzw. die Feder zusammen, oder dehnt das Sicherungselement aus, so dass die Sensoranordnung freigegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuerelement eine Schnittstelle. Somit ist es möglich, über die Schnittstelle von außen den Aktuator zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Sensoranordnung eine Messwertbestimmungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, das Steuerelement in Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Messwert anzusteuern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Messwertbestimmungseinrichtung eingerichtet, das Steuerelement bei einem leeren Behälter anzusteuern, um den Sensor freizugeben, d.h., wenn Messwertbestimmungseinrichtung einen leeren Füllzustand ermittelt hat.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Messwertbestimmungseinrichtung eingerichtet, das Steuerelement bei einem zumindest teilweise befüllten Behälter anzusteuern, um den Sensor nicht freizugeben bzw. zu sperren, d.h., wenn Messwertbestimmungseinrichtung einen nicht leeren Füllzustand ermittelt hat.
Dies kann in geringfügiger Modifikation der grafisch dargestellten Ausführungsform der 6 beispielsweise durch magnetisch ausgeführte Sperreinrichtungen 608 und eine polaritätsverschiedene Ansteuerung der Induktivitäten 618 unter Wegfall der Federelemente 604 umgesetzt werden. Hierdurch lassen sich die Sperreinrichtungen 608 gezielt vom Sensor selbst in eine Sperrposition oder eine Freigabeposition bewegen.
Dies kann insbesondere bei Fäkalienbehältern oder mobilen Toilettenanlagen von Vorteil sein. So kann eine Fachkraft nach ordnungsgemäßer Entleerung des Behälters während eines Serviceeinsatzes den Sensor ohne besondere Maßnahmen entnehmen. Nach einem Auffüllen der mobilen Toilettenanlage mit frischem Desinfektionsmittel verriegelt sich der Sensor aufgrund des neuen Füllstandwertes automatisiert und selbständig, wodurch ein Unbefugtes entnehmen sicher verhindert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Schnittstelle eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, eine optische Schnittstelle, eine weitere Sensorschnittstelle und / oder eine Vibrationssensorschnittstelle, und das Steuerelement wird in Abhängigkeit eines Signals dieser Schnittstellen den Aktuator betätigt. Eine Gegenschnittstelle kann beispielsweise ein Mobilfunkgerät, ein Bluetooth-Gerät oder eine Nahfeldgerät (Near Field Communication (NFC)- Gerät) oder eine Infrarot-Fernbedienung sein. Die Schnittstelle kann auch eine mechanische Schnittstelle wie z.B. ein Schloss sein, das einen mechanischen Schlüssel aufnehmen kann, oder eine Werkzeugaufnahmeeinrichtung, die z.B. einen Imbusschlüssel oder ein anderes Werkzeug aufnehmen kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Behälter mit einer oben beschriebenen Sensoranordnung bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts schließt die Sensoranordnung bündig mit einer Oberfläche des Behälters ab. Hierdurch ist der Sensor bzw. die Sensoranordnung einerseits optisch unauffällig und andererseits erschwert dies das unbefugte Herausnehmen aus bzw. Entfernen des Sensors bzw. der Sensoranordnung von dem Behälter.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Verwendung der Sensoranordnung zum sicheren Transport eines Behälters bereitgestellt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Verwendung der Sensoranordnung zum Schutz des Sensors vor unbefugter Entfernung vom Behälter bereitgestellt.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann. Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie den Umfang der Ansprüche begrenzen.
Mit der vorliegenden Erfindung werden somit bekannte Füllstandmessgeräte mit einem Mechanismus erweitert, welcher es ermöglicht, gezielte eine mechanische Verriegelung zwischen Sensor und Behälter zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, welche eine unbefugte Montage und / oder Demontage auf einem Behälter gezielt ermöglicht oder verhindert.
Figurenliste
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden. Hierbei zeigt

1 in einer schematischen Darstellung eine Sensoranordnung in Seitenansicht,
2 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht der Sensoranordnung in der x-y-Ebene und eine Seitenansicht in der y-z-Ebene,
3 eine erweiterte Darstellung der 2 mit Punkten der Kugelbahn sowie einer Niveauskizze,
4 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Sensoranordnung in einer gedrehten Lage,
5 in einer schematischen Darstellung das Vertauschen der Sperrlage mit der Freigabelage,
6 in einer schematischen Darstellung eine Sensoranordnung zum Sichern eines Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform,
7 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung mit einer Smartphone-Schnittstelle.

Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung der Figuren
1. zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht-Skizze (x-z-Ebene) ein erstes Beispiel einer Sensoranordnung 100 zum Sichern eines Sensors 102 an einem Behälter 130. Der Sensor 102 ist beispielsweise ein Füllstandsensor mit einem Sensorgehäuse 106. In 1 sind zwei Federelemente 104 der Sensoranordnung 100 zum Sichern des Sensors 102 gezeigt, die an der Innenseite der Sensorhalterung 114, die den Sensor 102 aufnimmt, angeordnet. Die Sensorhalterung 114 weist eine Nut 116 mit einem Verschlusskanal 110 und einem Öffnungskanal 112 auf. Der Bolzen 108 und die Nut 116 bilden einen Bajonettverschluss. Das zumindest eine Federelement 104 weist somit als erstes Sperrelement eine Feder zur Ausübung einer Kraft gegen das Sensorgehäuse 106 auf, sowie ein Sicherungselement 108, das aufgrund der gegen das Sensorgehäuse 106 ausgeübte Federkraft in eine sichernde Position eintritt. Wie in der Nebenskizze 120 gezeigt, ist das Sicherungselement 108 ein Bolzen 108, der am Sensorgehäuse 106 angeordnet ist. Drücken die Federn gegen das Sensorgehäuse 106 einerseits und den Boden der Sensorhalterung 114 andererseits, wird der Bolzen 108 in den Verschlusskanal 110 der Nut 116 geschoben.
Die Sensoranordnung 100 ist somit so ausgestaltet, dass eine Antenne des Sensors 102 (nicht in 1 eingezeichnet), die innenliegend im Zentrum der Sensorhalterung bzw. der Kugelbahn angeordnet ist, und die Sensorik ungestört Messwerte ermitteln können, also die Messung durch die Strukturen bzw. Elemente wie Sensorhalterung 114, Federelement 104 sowie Kugelbahn 204 nicht beeinträchtigt wird.
2 zeigt in einer Skizze eine Draufsicht der Sensoranordnung 100 in der x-y-Ebene und eine Seitenansicht in der y-z-Ebene. Die x, y,- und z-Koordinaten stellen ein externes Koordinatensystem dar, bei dem die z-Achse nach oben, also entgegen der Gravitation zeigt. Es ist ersichtlich, dass das Sensorgehäuse 106 und die Sensorhalterung 114 eine zylindrische Form aufweisen. Das wesentliche Element der Ausführungsform gemäß 2 ist die Sperrkugel 202, welche als zweites Sperrelement fungiert. Es können mehrere derartige Sperrkugeln 202 vorhanden sein. Die Sperrkugel 202 kann in einer umlaufenden Kugelbahn 204 rollen, die unterschiedliche Niveaus, also im Beispiel der 2 Höhen in z-Richtung, aufweisen kann. Diese Niveaus entlang der umlaufenden Kugelbahn 204 sind in der y-z-Ansicht gestrichelt angedeutet. Die Kugel 202 befindet sich in dem gezeigten Beispiel in einer stabilen Ausgangsposition. In dieser Position kann der Sensor 102 bis zur Sperrkugel 202 nach unten gedrückt werden. Der am Sensorgehäuse 106 angeordnete Bolzen 108 macht diese Bewegung nach unten mit, so dass er vom Verschlusskanal 110 in den Öffnungskanal 112 des Bajonettverschlusses gedreht werden kann und der Sensor 102 somit entnommen werden kann. Durch die Federelemente 104, dessen Federn einen gewissen Druck gegen das von der Schwerkraft nach unten gezogene Sensorgehäuse 106 ausüben, wird dennoch eine ungewolltes Rutschen des Bolzens 108, das beispielsweise durch eine Vibration ausgelöst wird, verhindert. Wäre die Kugel 202 in einer erhöhten Position, dann könnte der Bolzen 108 nicht nach unten von dem Verschlusskanal 110 in den Öffnungskanal 112 gelangen, wie anhand der 3 und 4 illustriert wird.
3 zeigt die gleiche Konstellation wie 2. Zusätzlich sind die Punkte A, B und C der Kugelbahn 204 eingezeichnet, sowie eine Niveauskizze. Die Niveauskizze ist in der y-z-Ebene gezeichnet, so dass der Gravitationsvektor G nach unten zeigt. Die Sperrkugel 202 befindet sich in Punkt B an der tiefsten Stelle der Kugelbahn 204. Da das Niveau der Kugelbahn 204 im Punkt B eine Freigabe des Sensors 102 erlaubt, wird dieses Niveau in dieser Offenbarung auch Freigabeniveau genannt. Es sei angemerkt, dass die Position B entweder manuell vor Aufsetzen des Behälters, z.B. eines IBC-Behälters, von außen, oder z.B. durch eine Mechanik erreicht werden kann, falls sie sich anfangs in einer der Positionen A oder C befinden sollte. Die Kugelbahn 204 kann auch derart gestaltet sein, dass lediglich ein Minimum in B vorhanden ist.
4 zeigt den Fall, bei dem der Behälter samt Sensoranordnung 100, beispielsweise für einen Transport, in die Horizontale gelegt wird. Die Draufsicht aus 3 wird somit zu einer x-z Seitenansicht, bei der nun Punkt A oben ist, Punkt B auf mittlerer Höhe und Punkt C unten. Somit fällt die Kugel 202 nach unten zu Punkt C. Punkt C lässt jedoch nicht zu, dass die Kugel 202 bis zum Boden der Sensorhalterung 114 gelangen kann, wodurch auch der Bolzen 108 nicht den Verschlusskanal 110 verlassen kann und der Sensor 102 bezüglich eines Herausfallens oder auch eines Herausnehmens gesperrt ist, auch wenn Druck gegen den Sensor in Richtung Boden der Sensorhalterung 114 ausgeübt wird. Der Sensor 102 ist somit gesichert. Da das Niveau 302 der Kugelbahn 204 im Punkt C eine Freigabe des Sensors 102 nicht erlaubt, wird dieses Niveau in dieser Offenbarung auch als Sperrniveau bezeichnet.
5 zeigt ein Beispiel, wie die Sperrlage und die Freigabelage vertauscht werden können. Während in den vorigen Beispielen die Freigabe des Sensors in vertikaler Lage, also wenn das Gewicht des Sensors 102 gegen die Federelemente 104 in Richtung Boden des Sensorgehäuses 106 drückt, möglich war, ist die Anordnung in 5 so konfiguriert, dass eine Freigabe in horizontaler Lage erfolgt. Hierzu wird die Kugelbahn 204 beispielsweise um 90 Grad gedreht. Wie in 5 zu sehen ist, befindet sich dann das Freigabeniveau B unten. Das heißt, wenn die Kugel 202 nach unten fällt, befindet sie sich bei Punkt B, der bis zum Boden des Sensorgehäuses 106 reicht und damit durch einen Druck gegen die Federelemente 104 der Sensor 102 entnommen werden kann. Auch in diesem Fall kann ein Rücksetzen der Position wie oben erfolgen. Es sei hier angemerkt, dass in diesem Fall ein lokales Niveauminimum in Punkt A notwendig ist. Wenn der Behälter eingesetzt wird, liegt der Bolzen 108 an dem Verschlusskanal an, so dass er nach außen gezogen werden kann und die Kugel 202 in die initiale Position A gebracht werden kann. Die Rolle der Federelemente 104 ist ähnlich wie für die vertikale Freigabe. Die Federelemente 104 drücken zunächst das Sensorgehäuse 106 nach außen, so dass der Bolzen 108 in den Verschlusskanal 110 geschoben wird. Durch einen Druck gegen die Federn kann der Sensor 102 jedoch entnommen werden. Der Wechsel zwischen den beiden Freigabe- bzw. Sperrmodi kann beispielsweise über eine einfache Mechanik von außen oder über einen Wahlschalter erfolgen.
Somit wird eine Transport- und Betriebssicherung für Sensoren bereitgestellt, wobei der Sensor 102 bzw. die Sensorhalterung 114 eine gravitationsbedingte Verriegelung aufweist. Bei verriegeltem Sensor ist eine Entnahme im Betrieb oder beim Transport des Behälters nicht ohne weiteres möglich. Es besteht die Möglichkeit, die Anordnung so zu gestalten, dass mittels Schlüssel oder Spezialwerkzeug auch ein Entriegeln in Sperrlage möglich ist. Der Sensor 102 ist wahlweise bei vertikaler oder horizontaler Montage verriegelt. Eine Demontage ist jeweils nur bei entgegengesetzter Sensorlage möglich, d.h. vertikal bzw. / horizontal möglich. Die Verriegelung wird durch die vorgestellte gravitationsbedingte Sicherungsmechanik erreicht. Dadurch wird für die Verriegelung weder Fremdenergie noch zusätzliches Werkzeug benötigt. Durch die Verriegelung kann sich der Sensor 102 auch bei starken Vibrationen nicht lösen, und durch die FederVorspannung, kann sich ein Sensor auch bei entriegelter Stellung nicht selbst lösen. Über einen mechanischen Wahlschalter kann die Sensormontagelage bzw. die verriegelte Sensorbefestigung gewählt werden. Somit kann eine sichere Befestigung von schnellwechselbaren Sensoren bei aufrechter oder liegender Position des Behältnisses gewährleistet werden, wie z.B. eine sichere Befestigung des Sensors an Baustoffsilos beim liegenden Transport oder eine sichere Befestigung des Sensors an IBCs (Intermediate Bulk Container, Zwischenschüttgutbehälter) während des Betriebs mit ständiger Ortsveränderung. Auch ein einfacher Diebstahlschutz von schnellwechselbaren Sensoren kann so realisiert werden. Die vorgestellte Sensoranordnung ist z.B. ideal für autarke Sensoren, die temporär an verschiedenen Messstellen oder Befestigungsmöglichkeiten eingesetzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, auch die Verriegelung mit der Aktivierung des Sensors zu koppeln. So könnte der Energieverbrauch verringert und somit die Akkulaufzeit des Sensors verlängert werden.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 600 zum Sichern eines Sensors 602, wobei der Sensor 602 ein Sensor zum Erfassen eines Behälterzustands, z.B. eines Fäkalienbehälters ist. Das Innere des Sensors 602 ist bedingt durch die durchlaufend konstruierte äußere Hülle, bzw. Sensorgehäuse 616 komplett hermetisch von der äußeren Atmosphäre abgeschirmt, was enorme Vorteile im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit und somit die Langlebigkeit bietet. Im Inneren des Sensors 602 befindet sich eine Elektronikplatine 624, welche in Verbindung mit einer Antenne 632 die Füllstandmessung im Behälter ermöglicht. Der Sensor 600 in 6 weist ein Sensorgehäuse 616 und zwei Federelemente 604, z.B. Federstifte 604, zum Sichern des Sensors auf, wobei die Federelemente 604 als Sperrelement eine Feder zur Ausübung einer Kraft gegen das Sensorgehäuse 616 aufweist, und ein Sicherungselement 608 aufweist, das aufgrund der gegen das Sensorgehäuse 616 ausgeübten Federkraft in eine sichernde Position eintritt. Das Sensorgehäuse weist einen Flansch 612 auf, der in einer Installationsposition, d.h. im montierten Zustand des Sensors 602 auf einem überstehenden Teil 622 eines Randes einer Behälteröffnung ruht. Das Federelement 604 ist unterhalb des Flansches 612 und parallel zu einer Flanschebene angeordnet. Das Federelement 604 ist hierbei ein Schnappverschlusselement 608, das das Sicherungselement bildet, so dass, wenn der Sensor 602 durch die Behälteröffnung 614 geführt wird, die Feder durch den überstehenden Teil 622 der Behälteröffnung 614 zusammengedrückt wird, das Schnappverschlusselement 608 über den überstehenden Teil 622 des Randes der Behälteröffnung gleitet, und die Feder 604 gelöst wird, sobald das Schnappverschlusselement 608 den überstehenden Teil 622 der Behälteröffnung 614 passiert hat, und das Schnappverschlusselement 608 damit die sichernde Position einnimmt. Eine Demontage des Sensors von der Außenseite des Fäkalienbehälters 104 ist somit zunächst einmal nicht mehr möglich. Besonders vorteilhaft ist an dieser Stelle auch die Konstruktion des Sensors als behälterbündiger Sensor, so dass die Oberseite des Fäkalienbehälters nach erfolgter Montage komplett flach ausgeführt ist. Die Induktivitäten 618 im Beispiel der 6 sind z.B. Elektromagnete, und eingerichtet, durch einen Induktionsstrom das Sicherungselement 608 einzuziehen, bzw. die Federelemente 604 zusammenzuziehen, so dass die Sensoranordnung 600 freigegeben wird. Die Elektronikplatine 624 kann eine Messwertbestimmungseinrichtung (nicht in 6 eingezeichnet) aufweisen, welche eingerichtet ist, das Steuerelement in Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Messwert anzusteuern. Die Messwertbestimmungseinrichtung kann beispielsweise das Steuerelement bei einem leeren Behälter so ansteuern, dass es den Sensor freigibt, oder derart, dass es bei einem zumindest teilweise befüllten Behälter den Sensor nicht freigibt bzw. diesen sperrt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters 610, der beispielsweise in einer mobilen Toilette 702 angeordnet ist. Der Sensor ist, wie in 6 gezeigt, an dem Behälter 610 angebracht und wird mit einem Smartphone 704 bedient, so dass der Sensor bzw. die Sensoranordnung 600 durch das Smartphone 704 über eine drahtlose Schnittstelle freigegeben werden kann. Durch Empfangen eines entsprechenden Entriegelungskommandos erkennt die im Sensor integrierte Verriegelungssteuerungsvorrichtung 605 den autorisierten Wunsch eines Benutzers nach einer gezielten Freigabe des Sensors 601. Diesem wird beispielsweise durch ein kurzes Aktivieren zweier Elektromagnete 618 Rechnung getragen, durch welche die Federstifte bzw. Verriegelungsstifte 608 in Richtung des Sensors 602 zurückgezogen werden, und somit die Verriegelung der Sensormontage deaktivieren. Die Steuerung des Verriegelungsmechanismus kann auch über weitere drahtlose Schnittstellen gemäß einem bekannten Standard wie beispielsweise Bluetooth, Zigbee, NB-IOT, LoRa oder durch RF-ID erfolgen.
Das Steuerelement 620 kann alternativ die Verriegelung durch Übertragung eines akustischen Freigabezeichens, z.B. ähnlich dem Mehrfrequenzwahlverfahren beim Telefon, betätigten. Der Sensor würde in diesem Fall ein zusätzliches Mikrofon aufweisen. Weiterhin kann vorgesehen sein, den Verriegelungsmechanismus optisch oder durch Vibration (Anklopfen) zu betätigen. Entsprechende Sensoren müssen dann im Sensor verbaut werden. Auch eine magnetische Betätigung des Mechanismus, beispielsweise mit oder ohne Mitwirkung elektronischer Komponenten des Sensors, ist möglich. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Verriegelungsmechanismus in Abhängigkeit vom aktuellen Füllstand zu betätigen. So könnte beispielsweise bei komplett entleertem Fäkalienbehälter der Sensor freigegeben werden, um eine Demontage bei einem Serviceereignis zu ermöglichen. Ferner kann vorgesehen sein, eine Verriegelung nach dem Einfüllen der Desinfektionslösung und damit in Abhängigkeit eines Mindestfüllstandes zu aktivieren. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Sensor zur Montage von der Behälteraußenseite aus eine Struktur zur Aufnahme eines Werkzeuges, beispielsweise einen Innensechskant, aufweist. Das Werkzeug kann beispielsweise in eine Aussparung eingreifen, die eine Montage des Sensors unterstützt. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Werkzeug die Betätigungseinrichtung zum Verriegeln oder Entriegeln des Sensors. Unter Betätigung des Verriegelungsmechanismus nach einem der zuvor genannten Schema kann im Kontext der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Fixieren am Behälter oder auch ein Freigeben vom Behälter verstanden werden.
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.

Claims

Sensoranordnung (100, 600) zum Sichern eines Sensors (102, 602) in einer Installationsposition in einem mobilen Behälter (130, 610), aufweisend: einen Sensor (102, 602) mit einem Sensorgehäuse (106, 616), wobei der Sensor (102) eingerichtet ist zum Erfassen einer Größe eines Mediums im Behälter; und eine Sicherungseinrichtung, die sich von einer ungesicherten Stellung, in welcher sich die Sensoranordnung (100, 600) von der Installationsposition lösen lässt, in eine gesicherte Stellung, in welcher sich die Sensoranordnung (100, 600) ohne Hilfsmittel nicht von der Installationsposition lösen lässt, bewegen lässt.
Sensoranordnung (100, 600) nach Anspruch 1, wobei die Sensoranordnung (100, 600) ferner ein Federelement (104, 604) aufweist, eingerichtet zum Sichern des Sensors (102, 602) in der Installationsposition; wobei das Federelement (104, 604) als erstes Sperrelement eine Feder zur Ausübung einer Kraft gegen das Sensorgehäuse (106, 616) aufweist; und ein Sicherungselement (108, 608) aufweist, das eingerichtet ist, die Sensoranordnung (100, 600) oder den Sensor (102, 602) mittels der Feder gegen ein Lösen der Sensoranordnung (100, 600) in einer sichernden Position zu sichern.
Sensoranordnung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Sensoranordnung ferner eine Sensorhalterung (114) zur Aufnahme des Sensors aufweist; das Federelement (104) an der Innenseite der Sensorhalterung (114) angeordnet ist; die Sensorhalterung (114) eine Nut (116) mit einem Verschlusskanal und einem mit dem Verschlusskanal (110) verbundenen Öffnungskanal (112) aufweist; am Sensorgehäuse (106) ein Bolzen (108) angeordnet ist, wobei der Bolzen (108) und die Nut (116) einen Bajonettverschluss bilden; der Bolzen (108) das Sicherungselement bildet; und die Feder eingerichtet ist, eine Kraft gegen einen Boden der Sensorhalterung (114) auszuüben und durch die Federkraft auf das Sensorgehäuse (106) einerseits und den Boden andererseits den am Sensorgehäuse (106) angeordneten Bolzen (108) in den Verschlusskanal der Nut (116) zu drücken, wobei die sichernde Position eine Position im Verschlusskanal (110) ist.
Sensoranordnung (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Sensorgehäuse (106) und die Sensorhalterung (114) eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen; die Sensorhalterung (114) eine Sperrkugel (202) als zweites Sperrelement aufweist, sowie eine umfangseitige Kugelbahn (204), die derart ausgestaltet ist, dass die Sperrkugel (202) in ihr rollen kann, und die ferner derart ausgestaltet ist, dass sie unterschiedliche Niveaus aufweist, so dass die Sperrkugel (202) in Abhängigkeit der Lage der Sensorhalterung (114) und des Gravitationsvektors ein Sperrniveau oder ein Freigabeniveau annehmen kann; wobei im Falle, dass die Sperrkugel (202) das Sperrniveau annimmt, sich das Sicherungselement (108) in der sichernden Position befindet.
Sensoranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei, wenn sich das Sicherungselement (108) aufgrund der Federkraft in der sichernden Position befindet, eine Freigabe des Sensors durch einen manuellen Druck gegen die Feder ermöglicht wird.
Sensoranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei, wenn sich das Sicherungselement (108) aufgrund der Sperrkugel (202) in der sichernden Position befindet, eine Freigabe des Sensors (102) verhindert wird.
Sensoranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner aufweisend einen Wahlschalter, der eingerichtet ist, um bei Betätigung das Sperrniveau mit dem Freigabeniveau zu tauschen.
Sensoranordnung (100) gemäß Anspruch 7, wobei der Wahlschalter die Kugelbahn (204) dreht.
Sensoranordnung (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorgehäuse (616) einen Flansch (612) aufweist, der eingerichtet ist, auf einem überstehenden Teil (622) eines Randes einer Behälteröffnung zu ruhen; das Federelement (604) ein Schnappverschlusselement (608) aufweist, das das Sicherungselement bildet; wobei das Federelement (604) und das Schnappverschlusselement (608) derart eingerichtet sind, dass, wenn der Sensor (602) durch die Behälteröffnung geführt wird, das Federelement (604) durch den überstehenden Teil (622) der Behälteröffnung zusammengedrückt wird, das Schnappverschlusselement (608) über den überstehenden Teil (622) des Randes der Behälteröffnung gleitet, und das Federelement (604) gelöst wird, sobald das Schnappverschlusselement (608) den überstehenden Teil (622) der Behälteröffnung passiert hat, und das Schnappverschlusselement (608) damit die sichernde Position einnimmt.
Sensoranordnung (600) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Sensoranordnung (600) ferner eine Steuerung im Sensorgehäuse (616) aufweist; wobei die Steuerung ein Steuerelement (620) und einen Aktuator (618) aufweist; wobei der Aktuator (618) eingerichtet ist, bei Betätigung das Federelement (604) zu komprimieren, so dass das Schnappverschlusselement (608) den Sensor (602) freigibt.
Sensoranordnung (600) gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend eine Messwertbestimmungseinrichtung, die eingerichtet ist, das Steuerelement (620) in Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Messwert anzusteuern.
Sensoranordnung (600) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Messwertbestimmungseinrichtung eingerichtet ist, das Steuerelement bei einem leeren Behälter anzusteuern, um den Sensor freizugeben.
Sensoranordnung (600) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Messwertbestimmungseinrichtung eingerichtet ist, das Steuerelement bei einem zumindest teilweise befüllten Behälter anzusteuern, um den Sensor nicht freizugeben bzw. zu sperren.
Sensoranordnung (100, 600) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Aktuator (618) eine Induktivität ist.
Sensoranordnung (100, 600) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Steuerelement (620) eine Schnittstelle ist.
Sensoranordnung (100, 600) gemäß Anspruch 15, wobei die Schnittstelle eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, eine optische Schnittstelle, eine weitere Sensorschnittstelle und / oder eine Vibrationssensorschnittstelle ist, und das Steuerelement (620) in Abhängigkeit eines Signals dieser Schnittstellen den Aktuator (618) betätigt.
Behälter (130, 610) mit einer Sensoranordnung (100, 600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Behälter (130, 610) gemäß Anspruch 17, wobei die Sensoranordnung (100, 600) bündig mit einer Oberfläche des Behälters (130, 610) abschließt.
Verwendung der Sensoranordnung (100, 600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum sicheren Transport eines Behälters.
Verwendung der Sensoranordnung (100, 600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Schutz des Sensors (102, 602) vor unbefugter Entfernung vom Behälter (130, 610).