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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füll- oder Grenzstandsensor zur Bestimmung einer Prozessgröße in einem industriellen Behältnis mit einer optischen Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Innenraums durch einen Benutzer.
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Sensoren zur Erfassung eines Füll- oder Grenztandes und auch Sensoren zur kontinuierlichen Erfassung eines Füllstandes von Füllgut in einem Behälter sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
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Füllstandsensoren und Grenzstandsensoren ist gemein, dass diese derart montiert werden müssen, dass sie den Füllstand des Füllguts messen können und insbesondere ein Sensorsystem in Richtung des zu messenden Füllguts ausgerichtet ist. Insbesondere werden die Sensoren direkt an oder in den Behältern montiert, in welchen sich das Füllgut befindet. In der Praxis sind dabei verschiedene Befestigungssysteme bekannt: unter anderem kann ein Füll- oder Grenzstandsensor mittels eines Flansches mit einem korrespondierenden an dem Behälter angeordneten Gegenflansch verschraubt werden. Alternativ wird in eine Öffnung im Behälter ein Innengewinde eingebracht, so dass der Sensor mit einem korrespondierenden Außengewinde in die Öffnung eingeschraubt werden kann. Ferner sind noch verschiedenen Klammern oder Bügel zur Befestigung des Sensors an dem Behälter bekannt.
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Aus
DE 10 2013 113 766 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstands eines Füllguts in einem industriellen Behälter bekannt, wobei die Vorrichtung einen Füllstandsensor umfasst, der über ein Laufzeitdifferenz-Messverfahren oder ein kapazitives Messverfahren den Füllstand bestimmt. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Grenzstandsensor zum Überwachen eines Grenzstandes des Füllguts. Ferner soll der Vorrichtung eine Elektronikeinheit zugeordnet sein, welche sowohl zur Bestimmung des Füllstandes anhand der Messdaten des Füllstandsensors als auch zur Überwachung des Grenzstandes anhand der Messdaten des Grenzstandsensors vorgesehen ist.
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In
DE 10 2017 112 167 A1 der Anmelderin ist ein Vibrations-Grenzstandsensor mit induktivem Antrieb beschrieben. Herkömmlicherweise weist ein Vibrationssensor eine über den Antrieb zu Schwingungen anregbare Membran auf, mittels welcher ein an der Membran angeordneter mechanischer Schwinger zu Schwingungen angeregt werden kann. Abhängig von einem Bedeckungsstand des mechanischen Schwingers mit einem Medium bzw. Füllgut sowie abhängig von der Viskosität und Dichte dieses Mediums/Füllgutes schwingt der mechanische Schwinger mit einer charakteristischen Frequenz, die von dem Vibrationssensor detektiert werden und in ein Messsignal umgewandelt werden kann.
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Solche Sensoren sind primär dazu eingerichtet die ermittelten Messdaten zu Speichern und/oder zu einer Übergeordneten Einheit weiterzuleiten. Sofern die Sensoren keine Displays aufweisen, oder im Falle einer Störung, kann ein Benutzer der Industriellen Anlage ohne Hilfsmittel und unmittelbar vor Ort nicht Prüfen, was im Inneren des Industriellen Behältnis vorgeht. Beispielsweise ob noch ausreichend Füllgut vorhanden ist, ob das Füllgut beeinträchtigt ist oder dergleichen.
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Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Füll- oder Grenzstandsensor zur Verfügung zu stellen, welche einem Benutzer eine Kontrolle des Innenraums des industriellen Behältnisses auf einfache Art und Weise ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Füll- und/oder Grenzstandsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Füll- und/oder Grenzstandsensor für ein industrielles Behältnis, mit einem Sensor zur Überwachung eines Füllstands oder Grenzstands dadurch aus, dass er eine optische Überwachungseinrichtung zur Sichtkontrolle des Inneren des industriellen Behältnisses aufweist, wobei durch die optische Überwachungseinrichtung einem Benutzer der Blick in das Behältnis ermöglicht ist, wobei die optische Überwachungseinrichtung für Stoffe undurchlässig ausgeführt ist.
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Der Füll- bzw. Grenzstandsensor umfasst einen Sensor. Die Erfassung eines Füllstandes oder eines Erreichens eines Grenzstandes kann dabei mittels unterschiedlicher Typen von Sensoren realisiert werden. Beispielsweise kann der Füllstandsensor als Radarfüllstandmessvorrichtung ausgebildet sein, wobei nach dem Laufzeitprinzip arbeitende Füllstandmessgeräte, elektromagnetische Strahlungspulse einer bestimmten Wellenlänge emittieren und dann den zeitlichen Verlauf der rückreflektierten elektromagnetischen Strahlung als Echokurve detektieren. Ein solcher Sensor umfasst insbesondere eine zu dem zu messenden Füllgut gerichtete Antenne zum Senden und Empfangen der elektromagnetischen Strahlung. Bei einem Füllstandsensor mit Radar kann dann ein Radarsensor in dem Gehäuse angeordnet sein.
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Alternativ oder in Ergänzung dazu kann der Füll- bzw. Grenzstandsensor beispielsweise kapazitive Sensoren, einen Ultraschallsender und/oder Empfänger und/oder einen Drucksensor umfassen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Füllstandsensor, mittels welchem Füllstände von Füllgut in einem Innenraum eines Behälters gemessen werden können. Die Füllhöhe bzw. der Füllstand des in dem Behälter befindlichen Füllguts wird dabei insbesondere kontinuierlich bestimmt. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Grenzstandsensor, wobei mithilfe eines Grenzschalters das Erreichen einer vordefinierten Füllhöhe erfasst wird, wenn nicht wie bei der kontinuierlichen Füllstandmessung jede beliebige Füllhöhe gemessen werden soll. Füll- und Grenzstanderfassungen sind insbesondere bei Flüssigkeiten, Pasten, Pulvern oder groben Schüttgütern möglich.
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Ein solcher Füll- oder Grenzstandsensor ist an einem industriellen Behältnis, wie zum Beispiel einem Vorratsbehälter, Kessel, Tank, Silo, Rührwerk, Verrohrung, IBC-Behälter usw. angebracht und überwacht mithilfe des Sensors den Innenraum des Behältnisses. Die aufgenommenen Messdaten können zum Beispiel auf einem internen Speicher gespeichert werden, an eine übergeordnete Einheit gesendet werden oder von einem externen Gerät ausgelesen werden.
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Der Füll- und/oder Grenzstandsensor weist erfindungsgemäß eine optische Überwachungseinrichtung auf, welche eine Sichtkontrolle des Innenraums des Behältnisses durch einen Benutzer ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Schauglas im Behältnis nötig ist, da viele der Behältnisse genormt sind und standardmäßig keine zusätzliche Schnittstelle für ein solches Schauglas vorsehen. Die hat auch den Vorteil, dass keine zusätzliche Dichtungsschnittstelle am Behältnis entsteht, die es abzudichten gilt. Manche der Behältnisse weisen eine Sensorschnittstelle auf, welche auch für die optische Überwachungseinrichtung genutzt werden kann. Es sind also keine zusätzlichen Veränderungen am Behältnis notwendig. Dies erleichtert auch eine Reinigung des Behältnisses, wodurch die Anforderungen bei hygienischen oder lebensmittel-verarbeitenden Anwendungen leichter erfüllt werden können. Sofern der Prozess im Inneren des Behältnisses zum Beispiel zur Kontrolle oder Überprüfung eingesehen werden muss, entfällt eine Demontage des Sensors an der Messstelle.
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Einen großen Vorteil bietet auch die zusätzliche Sichtkontrolle bei der Installation des Füll- bzw. Grenzstandsensors. Der Sensor muss je nach Bauart meist direkten oder freien Blick auf das Füllgut haben, um korrekt messen zu können. So kann bei der Montage durch die optische Überwachungseinrichtung leicht festgestellt werden, ob Objekte im Behältnis die Messung des Sensors behindern könnten.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander als auch mit den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterten Merkmale kombiniert werden und andere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füll- oder Grenzstandsensor zeichnet sich die optische Überwachungseinrichtung durch ein Fenster zum Einblick durch den Benutzer aus. Dieses Fenster kann zum Beispiel eine Aussparung im Füll- oder Grenzstandsensor sein, welche durch ein transparentes bzw. optisch durchlässiges Material verschlossen ist, damit kein Füllgut durch die Aussparung aus dem Behältnis heraus gelangen kann. Dafür kommt beispielsweise Glas, transparenter Kunststoff wie Plexiglas etc. in Frage.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füll- oder Grenzstandsensors ist die optische Überwachungseinrichtung in einem Flansch des Füll- oder Grenzstandsensors integriert. Füll- und Grenzstandsensoren werden häufig mit Hilfe von Flansch-Systemen, bspw. Schraub- oder Klemmflanschen, an den industriellen Behältnissen befestigt. Im Flanschbereich eines Füll- oder Grenzstandsensors ist häufig Platz übrig, um die Überwachungseinrichtung einfach platzieren zu können. An einer solchen Stelle kann dann eine Überwachungseinrichtung nachgerüstet werden, ohne dabei das Gehäuse des Füll- oder Grenzstandsensors grundlegend verändern zu müssen. Beispielsweise kommen an industriellen Behältnissen vorzugsweise plattierte Flansche mit leicht zu adaptierender Geometrie, Kunststoffflansche aus leicht bearbeitbarem Flanschmaterial, Überwurfflansche mit erhöhter Dichtwirkung, Anschweiß-Flansche zur günstigen Umrüstung auf ein Flanschsystem und schwenkbare Flansche zur gleichzeitigen Ausrichtung des Sensors zum Einsatz.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füll- oder Grenzstandsensors ist die optische Überwachungseinrichtung austauschbar ausgeführt. Durch die Austauschbarkeit kann die Überwachungseinrichtung bei einem Austausch des Behältnisses wieder an dem neuen Behältnis verwendet werden. Auch können so unterschiedliche optische Überwachungseinrichtungen an einem Behältnis verwendet werden. Je nach Anwendungsfall kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn die verwendete Brechkraft der optischen Überwachungseinrichtung auf das Füllgut angepasst werden kann. Zur Befestigung der optischen Überwachungseinheit am Behältnis kommen Befestigungssysteme wie zum Beispiel ein Flansch, ein Bajonettverschluss, Schraubverschluss, Spannverschluss oder dergleichen in Frage.
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Insbesondere kann die optische Überwachungseinrichtung in einen Deckel des Füll- oder Grenzstandsensors integriert sein, wobei es von Vorteil ist, wenn der Deckel austauschbar ausgeführt ist. Auf diese Weise kann der Füll- oder Grenzstandsensor mit verschiedenen optischen Überwachungseinrichtungen versehen werden und ein Austausch der optischen Überwachungseinrichtung ist problemlos möglich. Dies erleichtert die Wartung und die Reparatur der optischen Überwachungseinrichtung. So kann in dieser Ausführungsform die optische Überwachungseinrichtung einen Lichtwellenleiter umfassen, welche durch das Sensorgehäuse geführt wird.
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Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn der Füll- oder Grenzstandsensor mit der optischen Überwachungseinrichtung in einen Deckel des Behältnisses integriert ist. Viele der häufig verwendeten industriellen Behältnisse weisen bereits einen Deckel zum Befüllen auf. Sofern der Deckel während des Prozesses auf dem Behältnis verbleibt, kann dieser als Schnittstelle für die optische Überwachungseinrichtung genutzt werden und es kann auf eine zusätzliche Schnittstelle im Behältnis verzichtet werden. Oft sind auch die Deckel der industriellen Behältnisse genormt und untereinander austauschbar, so dass beim Austausch eines Behältnisses ein Deckel, welcher mit optischer Überwachungseinrichtung ausgestattet ist, vom alten auf das neue Behältnis übernommen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors umfasst die optische Überwachungseinrichtung wenigstens eine Linse. Eine Linse kann die Sichtkontrolle erleichtern, indem sie das von Ihr projizierte Bild optimiert. Dies kann Beispielsweise eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bildes sein, oder eine räumliche Anpassung des erfassten Bereiches im Behältnis.
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Insbesondere umfasst die optische Überwachungseinrichtung ein Objektiv. Ein Objektiv besteht meist aus mehreren Linsen. Mithilfe von diesen Linsen werden Eigenschaften wie zum Beispiel die Abbildungsqualität durch eine geeignete Kombination mehrerer Linsen unterschiedlicher Brechungsindizes, Dicken und Krümmungsradien optimiert und zur Verringerung optischer Abbildungsfehler verwendet. Eine Verstellbarkeit des Objektivs ermöglicht zudem eine individuelle Vergrößerungsanpassung der optischen Überwachungseinheit.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors umfasst die optische Überwachungseinrichtung einen Wärmeschutzfilter. Solch ein Wärmeschutzfilter dient zur thermischen Isolierung des Sensors und der optischen Überwachungseinrichtung. Der Einsatz ist Beispielsweise sinnvoll, wenn das Füllgut im Behältnis eine erhöhte Temperatur aufweist, die den Betrieb des Sensors oder der optischen Überwachungseinrichtung beeinträchtigen könnte. Der Wärmeschutzfilter kann insbesondere als Mehrfachverglasung mit innenliegender Edelgas-Füllung ausgeführt sein, um eine gewisse Temperaturisolation zum Tankinneren bzw. dem Füllgut zu gewährleisten. Hier könnte es sonst zum Beispiel zu einer Verbrennungsgefahr für einen Benutzer kommen. Bei hohen Füllgut-Temperaturen wäre auch der Einsatz von Glimmerscheiben denkbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors weist die optische Überwachungseinrichtung eine Beschichtung auf. Insbesondere umfasst die Beschichtung einen optischen Filter. Eine solche Beschichtung kann zum einen das optische Bild verbessern und zum Beispiel Kontraste erhöhen, entspiegeln oder bestimmte Wellenlängen herausfiltern. Zum anderen können mechanische Eigenschaften der optischen Überwachungseinheit optimiert werden. Zum Beispiel kann die Kratzfestigkeit erhöht werden, so dass das Füllgut die optische Überwachungseinrichtung auf Dauer nicht verkratzen oder beschädigen kann. Auch hygienischen Aspekten kann durch eine solche Beschichtung genüge getan werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors weist die optische Überwachungseinrichtung eine Optik auf, welche den Blick um optische Hindernisse herum ermöglicht. Nicht immer sind die Innenräume der industriellen Behältnisse frei von Hindernissen. So können Verstärkungen der Behältnisse oder Schwallbleche den direkten Blick auf das Füllgut behindern. Daher kann es von Vorteil sein, wenn die optische Überwachungseinrichtung eine Optik umfasst, welche einen direkten Blick auf das Füllgut ermöglicht. Dies kann zum Beispiel mithilfe von Spiegeln und/oder Lichteitern erreicht werden. Auch ein Kamerasystem ist denkbar.
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Ein weiterer Vorteil einer solchen Optik ist, dass der Benutzer nicht dort in die optische Überwachungseinrichtung hineinblicken muss, wo ein direkter Blick auf das Füllgut möglich wäre. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein sehr hoher Behälter von oben Einblick auf das Füllgut gewährt und die Optik derart gestaltet ist, dass der Benutzer den Einblick weiter unten auf Kopfhöhe durch die Optik erhält. Auch ein anderer Winkel kann ergonomische Vorteile bringen, wenn ein Benutzer beispielsweise häufig oder über längere Zeitspannen hinweg Einblick in das Behältnis haben soll. Auf diese Weise können auch verschiedene Körpergrö-ßen der Benutzer berücksichtigt werden.
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Dies muss jedoch nicht auf eine Ausführungsform mit einer Optik beschränkt sein. Daher ist die optische Überwachungseinrichtung vorzugsweise abgesetzt vom Füll- oder Grenzstandsensor ausgeführt. Abgesetzt bedeutet, dass die optische Überwachungseinrichtung zumindest teilweise vom Füll- oder Grenzstandsensor beabstandet ist. So kann sich der Einblick für den Benutzer der optischen Überwachungseinrichtung an einer anderen Stelle befinden, wie der optische Zugang in das Innere des industriellen Behältnisses, der sich Beispielsweise in einem Gehäuse des Füll- oder Grenzstandsensors befinden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors umfasst die optische Überwachungseinrichtung einen Lichtwellenleiter. Wie bereits erwähnt ist der Einsatz eines Lichtwellenleiters denkbar. Durch ihn kann der direkte Blick auf das Füllgut auch um Hindernisse herum ermöglicht werden. Auch kann das Bild so an eine völlig andere Stelle geleitet werden und dort den Einblick in das Behältnis ermöglichen. So kann der Lichtwellenleiter vorzugsweise durch den Füll- oder Grenzstandsensor hindurch verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass Bauraum optimal genutzt werden kann und nicht zwingend eine Aussparung vorgesehen werden muss, die einen Blick durch den Füll- bzw. Grenzstandsensor ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors weist die optische Überwachungseinrichtung eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Inneren des Behältnisses auf. Bei Behältnissen mit zum Beispiel blickdichten Außenwänden gelangt kein oder nur sehr wenig Licht in das Innere, so dass eine Sichtkontrolle kaum funktioniert. Daher kann ist es in solchen Fällen von Vorteil, wenn das Innere des Behältnisses bzw. das Füllgut beleuchtet wird. Auf diese Weise kann eine Sichtkontrolle durch die optische Überwachungseinrichtung auch in solchen Behältnissen ermöglicht werden.
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Vorzugsweise ist die Beleuchtung im Wesentlichen in Blickrichtung ausgerichtet ist. So muss nicht der gesamte Innenraum des Behältnisses beleuchtet werden, sondern nur der Teil, der durch die optische Überwachungseinrichtung erfasst wird. Dies spart Energie und kann durch kompaktere Beleuchtungseinheiten realisiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors ist in die optische Überwachungseinrichtung eine Anzeige des Messwertes des Füll- oder Grenzstandsensors integriert. So kann der Benutzer gleichzeitig den gemessenen Füll- oder Grenzstand und das Füllgut selbst sehen. Dabei können leichter Diskrepanzen zwischen gemessenem und tatsächlichem Grenzstand erfasst werden und Störungen bemerkt werden. Der Messwert kann dabei holographisch in eine vorhandene Linse oder in ein vorhandenes Schauglas eigespielt werden oder durch ein Display (TFT, LCD, LED etc.) angezeigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors ist die optische Überwachungseinrichtung temperaturfest und/oder druckfest ausgeführt. Je nach Anwendungsfall können sowohl die Temperatur als auch der Druck deutlich von normalen Raumklima abweichen. Es kann vorkommen, dass sowohl Vakuum als auch Überdrücke von mehreren hundert Bar auftreten. Der Temperatureinsatzbereich reicht von negativen Temperaturen bis hin zu mehreren hundert Grad über Null. Daher ist es von Vorteil, wenn die optische Überwachungseinheit diesen Bedingungen gewachsen ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Füll- oder Grenzstandsensors ist die optische Überwachungseinrichtung wechselbar ausgeführt ist. Vorzugsweise ist die optische Überwachungseinrichtung wechselbar ausgeführt, ohne dass der Füll- oder Grenzstandsensor vom industriellen Behältnis getrennt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass die optische Überwachungseinrichtung im laufenden Betrieb gewechselt werden kann, ohne dass der Betrieb des Sensors gestört wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Austausch einer zum Beispiel defekten optischen Überwachungseinrichtung vereinfacht wird. Auch ist ein Austausch zum Beispiel aus Gründen der Anpassung an die Überwachungsaufgabe sehr einfach, wenn zum Beispiel ein anderes Füllgut verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:
- 1 ein industrielles Behältnis mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensor,
- 2 den erfindungsgemäßen Füllstandsensor aus 1 mit einer optischen Überwachungseinheit ausgeführt als Schauglas,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors mit einer in einem Befestigungs-Flansch des Füllstandsensors positionierten optischen Überwachungseinrichtung,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors mit einer optischen Überwachungseinrichtung mit einem Lichtwellenleiter,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors mit einer extern positionierten optischen Überwachungseinrichtung.
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In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.
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1 zeigt ein industrielles Behältnis 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors 2. Dabei ist der Füllstandsensor 2 in einer Aussparung der Behälterwandung eingebracht. Der Füllstandsensor 2 umfasst einen Sensor 3 ausgeführt als Radarsensor zur Erfassung eines Füllstands 4 eines Füllguts 5 in dem industriellen Behältnis 1. Dazu ermittelt der Radarsensor mithilfe der Laufzeit der ausgesandten und dann vom Füllgut 5 reflektierten Radarstrahlen einen Abstand vom Füllgut 5 zum Füllstandsensor 2, aus welcher dann die Höhe des Füllstands 4 bestimmt werden kann.
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Als optische Überwachungseinrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Kombination aus einem Schauglas 6 und zwei Linsen 7 vorgesehen, die in 2 vergrößert dargestellt ist. In der vergrößerten Darstellung ist besser zu erkennen, dass die optische Überwachungseinrichtung zwei beidseits des Schauglases 6 angeordneten Linsen 7 umfasst und dass der Füllstandsensor 2 innerhalb seines Gehäuses den Sensor 3 aufnimmt.
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Die optische Überwachungseinrichtung ist ebenfalls innerhalb des Gehäuses des Füllstandsensors 2 positioniert und lässt eine direkte Sichtkontrolle auf das Füllgut 5 durch einen Benutzer zu. Ein Radarsensor muss zur korrekten Messung eines Füllstands 4 direkte Sicht auf das Füllgut 5 haben, damit die ausgesandten Radarstrahlen auf das Füllgut 5 treffen können. Da die Blickwinkel des Radarsensors und der optischen Überwachungseinrichtung in etwa gleich und nahe beieinander sind, kann durch die optische Überwachungseinrichtung überprüft werden, ob auch der Radarsensor freie Sicht auf das Füllgut 5 besitzt und korrekt messen kann.
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Die Linsen 7 optimieren dabei das vom Benutzer wahrgenommene optische Bild. Das Schauglas 6 leitet das optische Bild durch das Gehäuse des Füllstandsensors 2 vom Inneren des industriellen Behältnis 1 nach außen und nimmt im Wesentlichen keinen Einfluss auf das optische Bild selbst.
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Die optische Überwachungseinrichtung ist mit Hilfe einer Klebeverbindung mit dem Gehäuse des Füllstandsensors verbunden. Die Verklebung ist so ausgeführt, dass sie zwischen Gehäuse und optischer Überwachungseinrichtung abdichtet, so dass keine Stoffe die Schnittstelle passieren können. So wird sichergestellt, dass kein Füllgut vom Inneren des Behältnisses 1 nach außen gelangen kann und auch keine Verunreinigungen von außen in das Behältnis 1 hinein.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors 2 mit einer in einem Befestigungs-Flansch 8 des Füllstandsensors 2 positionierten optischen Überwachungseinrichtung. Der Füllstandsensor 2 ist in diesem Beispiel mithilfe eines Befestigungs-Flanschs 8 an dem industriellen Behältnis 1 befestigt und misst ebenfalls über einen Radarsensor den Füllstand 4 des Füllguts 5 in dem industriellen Behältnis 1. Die im Vergleich zu den 1 und 2 dargestellte komplexere Bauweise des Füllstandsensors 2 erschwert die Installation der optischen Überwachungseinrichtung innerhalb des Gehäuses des Füllstandsensors 2. Daher bietet es sich an, die optische Überwachungseinrichtung im Befestigungs-Flansch 8 des Füllstandsensors 2 zu positionieren. Die optische Überwachungseinrichtung ist auch in diesem Beispiel mit Hilfe einer Klebeverbindung in den Befestigungs-Flansch 8 integriert. Sofern der Befestigungs-Flansch 8 zum Beispiel aus einem Kunststoff gegossen wird, ist es ebenfalls denkbar auf die Klebeverbindung zu verzichten und die optische Überwachungseinrichtung bei der Herstellung des Befestigungs-Flansches 8 mit einzugießen. Dabei wird die Verbindung zwischen optischer Überwachungseinrichtung und Befestigungs-Flansch so gestaltet, dass diese abdichtet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird ein Schauglas 6 mit Linsen 7 kombiniert, die eine direkte Sichtkontrolle des Füllguts 5 ermöglichen.
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Sofern die Installation einer optischen Überwachungseinrichtung bei der Verwendung eines Füllstandsensors 2 mit einem komplexeren Gehäuse zum Beispiel nicht in einem Befestigungs-Flansch 8 vorgenommen werden kann, kann die optische Überwachungseinrichtung auch in einem komplexen Gehäuse eines Füllstandsensors 2 installiert werden. Dazu ist im Ausführungsbeispiel aus 4 eine Linse 7 oder ein Schauglas 6 auf der dem Füllgut zugewandten Seite des Gehäuses des Füllstandsensors 2 vorgesehen, die das Bild aus dem inneren des industriellen Behältnisses 1 in einen Lichtwellenleiter 9 leitet. Der Lichtwellenleiter 9 kann unter Berücksichtigung der minimalen Biegungsradien für einen solchen Lichtwellenleiter 9 durch das komplexe Gehäuse beliebig um optische Hindernisse wie zum Beispiel Wandungen herum geführt werden. Der Lichtwellenleiter 9 wird so zur Außenseite des industriellen Behältnis 1 geführt und das Bild aus dem Inneren des industriellen Behältnis 1 dort durch eine weitere Linse 7 aufbereitet, so dass ein Benutzer das Bild aus dem Inneren des industriellen Behältnisses 1 einsehen kann.
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Die Idee bezüglich der Leitung des Bildes aus dem Inneren des industriellen Behältnisses 1 durch einen Lichtwellenleiter 9 nach außen muss sich nicht auf das Gehäuse des Füllstandsensors 2 beschränken. In 5 wird dazu der Lichtwellenleiter 9 auf der Außenseite des industriellen Behältnisses 1 aus dem Gehäuse des Füllstandsensors 2 hinausgeführt und in ein externes Gehäuse 10 gleitet. Auf diese Weise kann ein Benutzer eine Sichtkontrolle des Inneren des industriellen Behältnisses 1 an diesem externen Gehäuse 10 durchführen, welches sich an einer beliebigen Stelle befinden kann. Ein solcher Aufbau bietet sich beispielsweise an, wenn der Füllstandsensor 2 auf einem sehr großen und hohen industriellen Behältnis 1 montiert ist und nicht ohne Weiteres durch den Benutzer erreicht werden kann. Das externe Gehäuse 10 kann dazu auf einer Höhe montiert werden, die es einem Benutzer ermöglicht in die optische Überwachungseinrichtung zu schauen. Das externe Gehäuse 10 beherbergt in diesem Fall auch noch eine Steuereinheit für den Füllstandsensor 2. Die entsprechenden Steuerleitungen 11 sind zusammen mit dem Lichtwellenleiter 9 verlegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Industrielles Behältnis
- 2
- Füllstandsensor
- 3
- Sensor
- 4
- Füllstand
- 5
- Füllgut
- 6
- Schauglas
- 7
- Linse
- 8
- Befestigungs-Flansch
- 9
- Lichtwellenleiter
- 10
- Externes Gehäuse
- 11
- Steuerleitungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013113766 A1 [0004]
- DE 102017112167 A1 [0005]
