DE102020208326B4

DE102020208326B4 - Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung

Info

Publication number: DE102020208326B4
Application number: DE102020208326.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kaspar; Matthias Schmidt; Volker ALLGAIER; Florian Krämer; Patrick Heizmann; Stefan Allgaier
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2040-07-03
Also published as: DE102020208326A1

Abstract

Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90), umfassend: zumindest einen Überwachungsschaltkreis zur Überwachung eines Zustandes der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90), wobei der Überwachungsschaltkreis zumindest ein Überwachungselement (65, 72, 84, 94) zur Erfassung eines für den Zustand der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) repräsentativen Parameters umfasst, wobei das zumindest eine Überwachungselement (65, 72, 84, 94) zumindest teilweise in einem Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) angeordnet ist, dessen Zustand durch die Vorrichtung überwachbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung sowie die Verwendung einer solchen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung.
Hintergrund
Messeinrichtungen sind im Stand der Technik beispielsweise aus der DE 10 2014 108 580 A1 , der DE 10 2006 009 763 A1 oder der DE 102 42 970 A1 bekannt und finden beispielsweise Anwendung in der Prozess- und Chemieindustrie zum Überwachen von Prozessparametern, wie beispielsweise Füllständen, Grenzständen, Drücken, Dichten, etc. Derartige Messeinrichtungen können dabei beispielsweise an oder in einem Behälter angeordnet sein und eingerichtet sein, um automatisiert und/oder teilautomatisiert zu arbeiten. Messeinrichtungen können dabei auch für den Einsatz an schwer zugänglichen Bereichen sowie für den Dauerbetrieb eingerichtet sein.
In diesem Zusammenhang hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein Bedarf besteht, eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung für eine solche Messeinrichtung bereitzustellen, insbesondere besteht ein Bedarf, eine kostengünstige, effiziente und robuste Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung zu ermöglichen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung für eine Messeinrichtung bereitzustellen, insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst kostengünstige und genaue Vorrichtung zur Zustandsüberwachung für eine solche Messeinrichtung bereitzustellen.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafterweise weiter.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung, umfasst: zumindest einen Überwachungsschaltkreis zur Überwachung eines Zustandes der Messeinrichtung, wobei der Überwachungsschaltkreis zumindest ein Überwachungselement zur Erfassung eines für den Zustand der Messeinrichtung repräsentativen Parameters umfasst, wobei das zumindest eine Überwachungselement zumindest teilweise in einem Bereich der Messeinrichtung angeordnet ist, dessen Zustand durch die Vorrichtung überwachbar ist.
Der Begriff der Zustandsüberwachung ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst alle physikalisch direkt und indirekt messbaren Eigenschaften einer Messeinrichtung. Eine solche physikalisch direkt messbare Eigenschaft kann beispielsweise eine elektrische Kapazität und/oder Impedanz eines Bereichs einer Messeinrichtung sein und/oder eine Temperatur einer Messeinrichtung. Eine physikalisch indirekte messbare Eigenschaft kann beispielsweise eine Verformung oder mechanische Beschädigung einer Messeinrichtung sein, die über geeignete Sensoren, wie beispielsweise Dehnungsmesstreifen erfasst werden kann. Der Begriff der Messeinrichtung ist vorliegend ebenfalls breit zu verstehen und umfasst alle Messeinrichtungen unabhängig von ihrem Messprinzip, beispielsweise Füllstandssensoren, Grenzstandsensoren und/oder Drucksensoren. Der Begriff des Überwachungsschaltkreises ist vorliegend ebenfalls breit zu verstehen und umfasst alle Schaltkreise, die zumindest eine Spannungsquelle und zumindest einen elektrischen Leiter umfassen, der leitend mit der Spannungsquelle verbunden ist. Der Begriff Zustand ist vorliegend ebenfalls breit zu verstehen und umfasst sämtliche Zustände, die eine Messeinrichtung aufweisen kann, wie beispielweise die Temperatur, die Materialbeschaffenheit, die Dichte, die geometrische Form, die elektrische Kapazität oder die Impedanz. Der Begriff Überwachungselement ist vorliegend breit zu verstehen und kann alle Bestandteile eines Überwachungsschaltkreises umfassen, wie beispielsweise, einen elektrischen Leiter, einen Widerstand, einen Temperatursensor, einen Dehnmessstreifen und/oder einen Teilbereich einer Messeinrichtung selbst. Der Begriff repräsentative Parameter ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst beispielsweise einen Messwert, eine Änderung eines Messwerts über einen Zeitraum oder eine Sequenz an Messwerten. Die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung kann darüber hinaus als separate Einheit ausgebildet sein, die mit einer Messeinrichtung signaltechnisch verbunden ist. Bevorzugt ist es allerdings, dass die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung in der Messeinrichtung integriert ist, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in einer solchen Ausgestaltung die Messeinrichtung und die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung auf dieselben Prozessoren und/oder Kommunikationsmittel zugreifen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bei bekannten Messeinrichtungen in Behältern in der Prozess- und Chemieindustrie, die über keine derartige Zustandsüberwachung verfügen, es zu einer Verringerung der Anlagenverfügbarkeit aufgrund von unvorhergesehenen Anlagenausfällen, zu einer Reduktion der Produktqualität aufgrund von fehlerhaften oder ausbleibenden Messwerten und zu einer Verringerung der Produktivität kommen kann. Bei Nichtvorhandensein einer derartigen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung muss der Benutzer in regelmäßigen Abständen die Messeinrichtung warten, wobei dies neben erhöhten Personalkosten auch das Risiko von nicht entdeckten Mängeln an der Messeinrichtung aufgrund menschlicher Fehler und somit Produktivitätseinbußen beinhalten kann. Durch die vorliegende Erfindung entfallen diese Nachteile beim Betrieb von Messeinrichtungen. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zustandsüberwachung in der besonders bevorzugten Ausführungsform kontinuierlich und automatisiert den Zustand der Messeinrichtung erfassen und bei Abweichungen von einem Sollzustand ein Signal an eine übergeordnete Steuerung absenden, um beispielsweise eine Wartungstätigkeit vorbeugend einzuleiten. Darüber hinaus kann durch die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung auch die Betriebsbedingung überwacht werden, so kann z.B. eine erhöhte Temperatur nicht nur auf ein Versagen der Messeinrichtung hinweisen, sondern auch auf sich ändernde Umgebungsbedingungen bzw. Betriebsbedingungen.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Überwachungselement der Vorrichtung ein Dehnmessstreifen zur Erfassung des repräsentativen Parameters, wobei der repräsentative Parameter ein elektrischer Widerstand des Dehnmessstreifens ist, wobei der Widerstand des Dehnmessstreifens repräsentativ für eine Verformung der Messeinrichtung und/oder eine Materialstruktur der Messeinrichtung ist. Ein Dehnmesstreifen, der auf einem verformten Bereich einer Messeinrichtung angebracht ist, erfährt ebenfalls eine Verformung, die in einer Änderung des elektrischen Widerstands des Dehnmessstreifens resultiert. Durch die Erfassung der Verformung der Messeinrichtung können beispielsweise Schäden und unzulässige Betriebsbedingungen, die zu fehlerhaften Messergebnissen führen, frühzeitig erkannt werden. Durch die Erfassung der Materialstruktur können beispielsweise Alterungserscheinungen im Material, die einen Ausfall der Messeinrichtung nach sich ziehen, detektiert werden.
Vorzugsweise ist der Bereich der Messeinrichtung der Vorrichtung ein Flansch zur Montage der Messeinrichtung in einem Behälter. Mit anderen Worten verfügt die Messeinrichtung über einen Flansch, über welchen sie mit einem korrespondierenden Flansch des Behälters verbunden werden kann. Die Zustandsüberwachung erfolgt dabei im Flansch, woraus sich Rückschlüsse auf den Zustand der Messeinrichtung ableiten lassen können. Dies kann von Vorteil sein, wenn eine Integration eines Überwachungsmittels in die Messeinrichtung einen erhöhten Aufwand erfordert. Allerdings kann dieser Bereich der Messeinrichtung auch durch eine andere Art eines Prozessanschlusses bereitgestellt werden, beispielsweise durch ein Einschraubgewinde.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Überwachungsmittel der Vorrichtung ein Überwachungsdraht zur Erfassung des repräsentativen Parameters, wobei der repräsentative Parameter ein Stromfluss ist, wobei der Stromfluss repräsentativ für eine Materialstruktur der Messeinrichtung ist. Der Überwachungsdraht kann dabei beispielsweise in die Materialstruktur der Messeinrichtung integriert sein oder nachträglich auf die Oberfläche aufgebracht sein. Eine Änderung des Stromflusses kann dabei auf eine Bruchbeschädigung und/oder Korrosion hinweisen.
Vorzugsweise umfasst der Bereich der Messeinrichtung der Vorrichtung einen Antennentrichter eines Radarsensors. Der Antennentrichter eines Radarsensors dient dem Senden und Empfangen von Radarstrahlen, die beispielsweise zur Füllstandsmessung verwendet werden. Eine Beschädigung des Antennentrichters würde zu einem verschlechterten Empfangs- und Übertragungsverhalten führen und somit die Qualität der Messung beeinflussen. Durch die Anbringung eines Überwachungsmittels, beispielsweise eines Überwachungsdrahtes kann eine Beschädigung unmittelbar erkannt werden und direkt eine Instandhaltungsmaßnahme eingeleitet werden. In weiteren Ausführungsformen kann der Bereich der Messvorrichtung allerdings nicht nur durch einen Antennentrichter eines Radarsensors bereitgestellt werden, sondern auch durch andere bekannte Messwertaufnehmer bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst der Bereich der Messeinrichtung der Vorrichtung ein distales Ende eines kapazitiven Grenzschalters. Das distale Ende umschließt die Messelektroden des kapazitiven Grenzschalters. Eine Beschädigung des distalen Endes würde zu einer Messwertverfälschung führen. Durch die Anbringung eines Überwachungsmittels, beispielsweise eines Überwachungsdrahtes, an dem distalen Ende kann eine Beschädigung unmittelbar erkannt werden und direkt eine Instandhaltungsmaßnahme eingeleitet werden.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Überwachungselement der Vorrichtung ein Kondensator zur Erfassung des repräsentativen Parameters, wobei der repräsentative Parameter eine Kapazität und/oder eine Impedanz ist, wobei die Kapazität und/oder die Impedanz repräsentativ für eine geometrische Form der Messeinrichtung und/oder eine Anhaftung an der Messeinrichtung und/oder ein Umgebungsmedium der Messeinrichtung sind. Mit anderen Worten wird die Kapazität und/oder die Impedanz zwischen einem Bereich der Messeinrichtung und einem anderen Bereich beispielsweise der Anlagenumgebung oder zwischen zwei Bereichen der Messeinrichtung gemessen, um den Zustand der Messeinrichtung zu erfassen. Die Bereiche dienen dabei als Elektroden bzw. Kondensatorplatten. Durch die Messung der Kapazität und/oder der Impedanz können beispielsweise Anhaftungen an den Bereichen und/oder Beschädigungen der Bereiche und/oder Verformungen der Bereiche erfasst werden. Beispielsweise können die beiden Kondensatorplatten des Kondensators mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sein, um die Vorrichtung ebenfalls in elektrisch leitenden Medien einsetzen zu können.
Vorzugsweise ist die Messeinrichtung der Vorrichtung ein Vibrationsgrenzschalter und der Bereich der Messeinrichtung, in dem das zumindest eine Überwachungselement angeordnet ist, umfasst einen Prozessanschluss und ein Schwingelement, und/oder eine Membran des Schwingelements und eine Gabel des Schwingelements, und/oder einen ersten Zinken der Gabel und einen zweiten Zinken der Gabel; und wobei die Kapazität oder die Impedanz zwischen dem Prozessanschluss und dem Schwingelement und /oder der Membran des Schwingelements und der Gabel des Schwingelements und/oder dem ersten Zinken der Gabel und dem zweiten Zinken der Gabel gemessen werden. Durch die Messung der Kapazität oder der Impedanz können beispielsweise Anhaftungen, Beschädigungen und Verformungen an Prozessanschluss, Schwingelement, Membran, einzelnen Gabeln des Schwingelements erkannt werden. Eine elektrische isolierende Beschichtung des Prozessanschlusses, des Schwingelements, der Membran, der einzelnen Gabeln des Schwingelements kann eine Verwendung der Vorrichtung in elektrisch leitenden Medien ermöglichen.
Vorzugsweise umfasst das Überwachungsmittel der Vorrichtung einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor und/oder einen Schwingungssensor. Derartige Temperatursensoren, Drucksensoren und Schwingungssensoren eignen sich für die Überwachung der Einsatz bzw. Umgebungsbedingungen der Messeinrichtung. Die Einsatz- bzw. Umgebungsbedingungen können einen Einfluss auf Funktionsfähigkeit der Messeinrichtung besitzen. In weiteren Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ weitere Sensoren zur Detektion von weiteren Parametern eingesetzt werden, um beispielsweise Druck, Temperatur, Material, Struktur, Korrosion (Material-Abtrag) oder Vibrationen im Messwertaufnehmer und/oder Prozessanschluss zu erfassen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Wertes des repräsentativen Parameters; eine Auswerteeinheit zur Bestimmung eines Zustandsniveaus der Messeinrichtung basierend auf dem erfassten Wert des repräsentativen Parameters, wobei das Zustandsniveau eine Vielzahl an Zustandsniveaustufen. Mit anderen Worten verarbeitet die Vorrichtung den erfassten Wert weiter. Die Zustandsniveaustufen können dabei beispielsweise die Stufen funktionsfähig, bedingt funktionsfähig und nicht funktionsfähig umfassen. Die Zustandsniveaustufen sind aber nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Durch die Auswertung des erfassten Wertes können beispielsweise Instandhaltungsstrategien angepasst oder beispielsweise Probleme von benachbarten Bereichen der Anlage erkannt werden.
Vorzugsweise leitet die Auswerteeinheit der Vorrichtung basierend auf den Zustandsniveaustufen eine Lebensdauer der Messeinrichtung und /oder Wartungsintervalle der Messeinrichtung und/oder den Betriebszustand der Messeinrichtung ab. Durch die Ableitung der Lebensdauer aus den Zustandsniveaustufen kann beispielsweise die Wartung besser geplant werden, wodurch sich die Stillstandszeiten der übergeordneten Anlagen, in denen die Messeinrichtung eingebaut ist, reduzieren können. Die Kenntnis der notwendigen Wartungsintervalle kann die Effizienz der Wartung steigern, da diese nicht einem starren Wartungsplan folgen, sondern den aktuellen Zustand der Messeinrichtung berücksichtigen.
Vorzugsweise übermittelt die Auswerteeinheit der Vorrichtung die Wartungsintervalle der Messeinrichtung und/oder die Lebensdauer der Messeinrichtung und/oder den Betriebszustand der Messeinrichtung an eine Steuereinheit der Messeinrichtung übermittelt. Die Übermittlung kann dabei kabelgebunden oder über Funk erfolgen. Dies ermöglicht die Weiterverarbeitung der erfassten Daten und die Einordnung der Daten in einen übergeordneten Kontext, was sich vorteilhaft auf die Analysemöglichkeiten der sich in der Messumgebung befindlichen Objekte auswirkt.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Messeinrichtung nachrüstbar. Die Nachrüstbarkeit ermöglicht die Integration der Vorrichtung in bereits bestehende Anlagen und Maschinen, wobei es bevorzugt ist, dass die Auswerteeinheit der Vorrichtung in die Steuereinheit der Messeinrichtung integriert werden kann.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung in einem Füllstandssensor, einem Drucksensor und/oder einem Grenzstandssensor/Grenzschalter.
Figurenliste
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben, darin zeigt

1 eine schematische Teilansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
2a eine schematische Teilansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
2b eine schematische Querschnittsansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
3a eine schematische Teilansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
3b eine schematische Querschnittsansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
3c eine schematische Ansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
4 eine schematische Teilansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
5 eine schematische Teilansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
6 eine schematische Teilansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung;
7 eine schematische Teilansicht der sechsten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung mit Beschädigung;

1 zeigt eine schematische Teilansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 10. Die Messeinrichtung 10 ist ein Vibrationsgrenzschalter zur Erfassung von Füllständen. Der Vibrationsgrenzschalter 10 umfasst einen Rohransatz 11 und ein Schwingelement 12, wobei das Schwingelement 12 zwei Gabelzinken und eine Membran umfasst. Zwischen Rohransatz 11 und Schwingelement 12 ist ein Isolator 13 angebracht. Der Isolator 13 trennt den Rohransatz 11 galvanisch vom Schwingelement 12. Bei Anlegen einer Spannung, beispielweise einer Wechselspannung, bilden sich zwischen dem Rohransatz 11 und dem Schwingelement 12 Feldlinien 14 aus. Eine Erfassungseinheit (nicht dargestellt) der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung erfasst die Kapazität und/oder die Impedanz zwischen dem Rohransatz 11 und dem Schwingelement 12, wobei der Rohransatz 11 und Schwingelement 12 als Kondensatorplatten im Überwachungsschaltkreis (nicht dargestellt) fungieren. Eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) bestimmt basierend auf dem erfassten Wert der Kapazität und/oder Impedanz ein Zustandsniveau des Vibrationsgrenzschalters.
Die Auswerteeinheit (nicht dargestellt) leitet basierend auf den Zustandsniveaustufen eine Lebensdauer des Vibrationsgrenzschalters und/oder Wartungsintervalle des Vibrationsgrenzschalters und/oder den Betriebszustand des Vibrationsgrenzschalters ab. Die Auswerteeinheit (nicht dargestellt) übermittelt die Wartungsintervalle des Vibrationsgrenzschalters und/oder die Lebensdauer des Vibrationsgrenzschalters und/oder den Betriebszustand des Vibrationsgrenzschalters an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) des Vibrationsgrenzschalters.
Die 2a zeigt eine schematische Teilansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung. Die Messeinrichtung 20 ist ein Vibrationsgrenzschalter, umfassend einen Rohransatz 21 und ein Schwingelement 22. Im Unterschied zu 1 werden die Kapazität oder Impedanz zwischen den Gabelzinken des Schwingelements 22 erfasst. Die Feldlinien 23 bilden sich zwischen den Gabelzinken des Schwingelements 22 aus.
Die 2b zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 30. Im Unterschied zu 1 befinden sich zwei einzelne Isolatoren 33a und 33b zwischen den Gabelzinken des Schwingelements 32 und der Membran (nicht dargestellt) des Schwingelements 32. Diese Isolatoren 33a und 33b bewirken die Ausbildung von elektrischen Feldlinien bei Anlegen einer Spannung zwischen den Gabelzinken im unteren Bereich des Schwingelements 32.
Die 3a und 3c zeigen schematische Ansichten einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 40. Die Messeinrichtung 40 ist ein Vibrationsgrenzschalter, umfassend einen Rohransatz 41 und ein Schwingelement 42. Im Unterschied zu 2 befindet sich ein einzelner Isolator zwischen den Gabelzinken des Schwingelements 42 und der und der Membran (nicht dargestellt) des Schwingelements 42. Dieser einzelne Isolator bewirkt eine Ausbildung von elektrischen Feldlinien 43 im oberen Bereich der Gabelzinken des Schwingelements 42.
Die 3b zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 50. Der Isolator 53 ist dabei im Gegensatz zu 2 einteilig ausgeführt und trennt die Gabelzinken des Schwingelements 52 von der Membran (nicht dargestellt) des Schwingelements 52.
Die 4 zeigt eine schematische Teilansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 60. Im Unterschied zu 1 ist die Messeinrichtung 60 ein Radarsensor 60 zur Füllstandsmessung eines Materials 66 in einem Behälter 64. Der Radarsensor 60 umfasst einen Prozessanschluss 61 und einen Antennentrichter 62. Der Radarsensor 60 ist mit einem Flansch 63 versehen, über den er an den Behälter 64 montiert wird. Das Überwachungsmittel 65 ist im Flansch 63 angeordnet, wobei das Überwachungsmittel 65 ein Dehnmessstreifen ist. Die Auswertung der Änderung des elektrischen Widerstandes des Dehnmessstreifens im Flansch 63 lässt Rückschlüsse auf Veränderung der Materialstruktur zu.
Die 5 zeigt eine Teilansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 70. Im Unterschied zu 1 ist die Messeinrichtung ein Grenzschalter 70 zur Füllstandsmessung. Der Grenzschalter 70 umfasst einen Prozessanschluss mit Messelektronik und eine Messspitze 71. Die Messspitze 71 umschließt die Messelektroden des Grenzschalters 70. Auf der Messspitze 71 ist als Überwachungsmittel 72 ein Überwachungsdraht angebracht. Die Beschädigung der Oberfläche der Messspitze 71 wird durch eine Änderung des Stromflusses im Überwachungsschaltkreis, der den Überwachungsdraht 72 umfasst, erkannt.
6 zeigt eine Teilansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 80. Die Messeinrichtung 80 ist ein Radarsensor zur Füllstandsmessung umfassend Prozessanschluss 81, Antennentrichter 82 und Flansch 83 zur Füllstandsmessung. Im Unterschied zu 4, ist das Überwachungsmittel 84 ein Überwachungsdraht, der am Antennentrichter 82 angebracht ist. Der Überwachungsdraht 84 erlaubt es Beschädigungen am Antennentrichter 82 zu erkennen.
7 zeigt eine schematische Teilansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung 90 mit Beschädigung 95. Im Unterschied zu 6 weist der Antennentrichter 92 eine Beschädigung 95 auf. Der Überwachungsdraht 94 ist in diesem Bereich unterbrochen, sodass die Erfassungseinheit (nicht dargestellt) eine Änderung des Stromflusses erkennt.
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Darüber hinaus ist der Begriff der Einheit breit zu verstehen, insbesondere ist dieser Begriff nicht dahingehend zu verstehen, dass die jeweiligen Einheiten als integrale Bauteile ausgebildet sein müssen. Auch können die jeweiligen Einheiten auch unterschiedlich positioniert werden. Schließlich können auch unterschiedliche Einheiten in einer Baugruppe zusammengeführt sein. Ferner wird 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.
Bezugszeichenliste

10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90: Messeinrichtung
11,21,41: Rohransatz
12, 22, 32, 42, 52: Schwingelement
13, 33a, 33b, 53: Isolator
14, 23, 43: Feldlinien
61, 81, 91: Prozessanschluss
62, 82, 92: Antennentrichter
63, 83, 93: Flansch
64: Behälter
65, 72, 84, 94: Überwachungsmittel
66: Fluid
71: Messspitze
95: Beschädigung

Claims

Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90), umfassend: zumindest einen Überwachungsschaltkreis zur Überwachung eines Zustandes der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90), wobei der Überwachungsschaltkreis zumindest ein Überwachungselement zur Erfassung eines für den Zustand der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) repräsentativen Parameters umfasst, wobei das zumindest eine Überwachungselement zumindest teilweise in einem Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) angeordnet ist, dessen Zustand durch die Vorrichtung überwachbar ist.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Überwachungselement ein Dehnmessstreifen zur Erfassung des repräsentativen Parameters ist, wobei der repräsentative Parameter ein elektrischer Widerstand des Dehnmessstreifens ist, wobei der Widerstand des Dehnmessstreifen repräsentativ für eine Verformung der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder eine Materialstruktur der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ist.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ein Flansch (63, 83, 93) zur Montage der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) in einem Behälter (64) ist.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Überwachungselement ein Überwachungsdraht zur Erfassung des repräsentativen Parameters ist, wobei der repräsentative Parameter ein Stromfluss ist, wobei der Stromfluss repräsentativ für eine Materialstruktur der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ist.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) einen Antennentrichter (62, 82, 92) eines Radarsensors umfasst.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ein distales Ende eines kapazitiven Grenzschalters umfasst.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Überwachungselement ein Kondensator zur Erfassung des repräsentativen Parameters ist, wobei der repräsentative Parameter eine Kapazität oder eine Impedanz ist, wobei die Kapazität oder die Impedanz repräsentativ für eine geometrische Form der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder eine Anhaftung an der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder ein Umgebungsmedium der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) sind.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ein Vibrationsgrenzschalter ist und der Bereich der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) in dem das zumindest eine Überwachungselement angeordnet ist, einen Prozessanschluss (61, 81, 91) und ein Schwingelement (12, 22, 32, 42, 52), und/oder eine Membran des Schwingelements (12, 22, 32, 42, 52) und eine Gabel des Schwingelements (12, 22, 32, 42, 52), und/oder einen ersten Zinken der Gabel und einen zweiten Zinken der Gabel umfasst; und wobei die Kapazität oder die Impedanz zwischen dem Prozessanschluss (61, 81, 91) und dem Schwingelement (12, 22, 32, 42, 52) und/oder der Membran des Schwingelements (12, 22, 32, 42, 52) und der Gabel des Schwingelements (12, 22, 32, 42, 52) und/oder dem ersten Zinken der Gabel und dem zweiten Zinken der Gabel gemessen werden.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Überwachungsmittel (65, 72, 84, 94) einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor und/oder einen Schwingungssensor umfasst.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Wertes des repräsentativen Parameters; eine Auswerteeinheit zur Bestimmung eines Zustandsniveaus der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) basierend auf dem erfassten Wert des repräsentativen Parameters, wobei das Zustandsniveau eine Vielzahl an Zustandsniveaustufen umfasst.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit basierend auf den Zustandsniveaustufen eine Lebensdauer der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder Wartungsintervalle der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder den Betriebszustand der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) ableitet.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit die Wartungsintervalle der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder die Lebensdauer der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) und/oder den Betriebszustand der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) an eine Steuereinheit der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) übermittelt.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung nachrüstbar ist.
Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit in die Steuereinheit der Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) integriert ist.
Verwendung einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Messeinrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Füllstandssensor, einem Drucksensor und/oder einem Grenzschalter.