-
Die
Erfindung betrifft eine Schauglas-Armatur für die Überwachung
eines Innenraums eines Gefäßes einer vorzugsweise
verfahrenstechnischen Anlage. Das Gefäß kann insbesondere
ein Behälter, beispielsweise ein Reaktor, Kessel oder Tank
sein, das Gefäß kann aber auch beispielsweise
ein Rohr für die Durchleitung eines Mediums oder mehreren Medien
sein.
-
In
der Verfahrenstechnik müssen Prozesse, die im Inneren von
Reaktoren, Kesseln, Tanks oder anderen Behältern ablaufen,
durch visuelle Beobachtung des Behälterinnenraums verfolgt
werden. Für die Überwachung werden Schauglas-Armaturen,
insbesondere Schauglas-Armaturen nach DIN 28120 ff., verwendet.
Die Schauglas-Armaturen weisen eine aufgesetzte Schauglas-Leuchte
für die Ausleuchtung des Behälterinnenraums auf.
Je nach Art des im Behälter ablaufenden verfahrenstechnischen
Prozesses wird das Schauglas an seiner Innenseite, im Behälterinnenraum,
kontaminiert, wodurch die Durchsicht durch das Schauglas und somit
der Einblick in den Behälter behindert oder gar verhindert
wird.
-
Probleme
bereitet auch die Überwachung, wenn das zu überwachende
Gefäß sich an einem entfernten, möglicherweise
nur schlecht zugänglichen Ort befindet oder die Schauglas-Armatur
am Gefäß in einer Position angeordnet ist, die
nur mit erheblichem konstruktiven Aufwand oder unter Gefahr begehbar
ist. Schauglas-Armaturen sind in vielen Anwendungen in explosionsgefährdeten
Bereichen angeordnet, so dass die Begehung mit einer gewissen Gefahr
verbunden ist. Ebenso können widrige Umgebungsbedingungen
die Begehung erschweren, beispielsweise extreme Temperaturen oder
toxische Stoffe in der Luft.
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schauglas-Armatur zu schaffen,
die für Verschmutzung weniger anfällig ist und
eine hohe Verfügbarkeit für die Beobachtung eines
Gefäßinnenraums aufweist.
-
Gegenstand
der Erfindung ist eine Schauglas-Armatur, die für die Überwachung
eines Innenraums eines Gefäßes an dem Gefäß montierbar
ist, nämlich in oder an einer den Innenraum begrenzenden
Gefäßwand. Die Schauglas-Armatur weist eine Innenseite,
die im montierten Zustand der Armatur dem Innenraum des Gefäßes
zugewandt ist, und eine im montierten Zustand vom Innenraum abgewandte
Außenseite auf. Bestandteil der Schauglas-Armatur ist ein
lichtdurchlässiges Schauglas, durch das ein Beobachter
in das Gefäß sehen kann. Die Schauglas-Armatur
weist ferner eine Fassung für das Schauglas auf. Die Fassung
dient der Montage der Schauglas-Armatur. Die Fassung kann beispielsweise
nur an einer Seite des Schauglases angeordnet sein. Sie kann in
einem Stück mit dem Schauglas geformt sein. Bevorzugt wird
sie jedoch von dem Schauglas getrennt gefertigt und mit diesem gefügt, wobei
sie im gefügten Zustand das Schauglas über dessen
Seitenrand vorzugsweise vollständig umlaufend umgibt.
-
Um
der Verschmutzungsproblematik zu begegnen, umfasst die Schauglas-Armatur
eine Reinigungseinrichtung, die an einer Innenseite der Schauglas-Armatur
angeordnet ist und in einem Reinigungsbetrieb auf die Innenseite
des Schauglases wirkt, um dort haftenden Schmutz zu entfernen oder Schmutz
erst überhaupt nicht entstehen zu lassen. Die Reinigungseinrichtung
kann für die Ausführung eines mechanischen, thermischen
oder chemischen Reinigungsverfahrens ausgelegt sein. Das Wort "oder"
wird hier wie auch sonst stets von der Erfindung im üblichen
logischen Sinne als "inklusiv oder "verstanden, umfasst also die
Bedeutung von "entweder oder" und auch die Bedeutung von "und",
soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich
nur eine der beiden Bedeutungen ergeben kann. Bezogen auf beispielsweise
die Reinigungsvorrichtung bedeutet dies, dass es sich um eine Reinigungseinrichtung
handeln kann, die entweder nur thermisch oder nur chemisch oder
nur mechanisch reinigt. Ebenso kann es sich um eine Reinigungseinrichtung
handeln, die zwei dieser Reinigungsverfahren oder, in noch einer
Alternative, alle drei Reinigungsverfahren in Kombination ausführen kann,
sequentiell nacheinander oder aufeinander abgestimmt gleichzeitig
miteinander.
-
Wird
ein mechanisches Reinigungsverfahren verwirklicht, kann es sich
um ein strömungsmechanisches Verfahren handeln, bei dem
der Reinigungseffekt durch Übertragung eines Impulses eines
Reinigungsmittels herbeigeführt wird. Bevorzugt gelangt ein mechanisches
Reinigungsverfahren zum Einsatz, das eines Reinigungsmittels nicht
oder nur unterstützend bedarf. In solch bevorzugten Ausführungen
umfasst die Reinigungseinrichtung ein Reinigungsglied, beispielsweise
eine Bürste, einen Schaber oder vorzugsweise einen Wischer.
Das Reinigungsglied ist für die Reinigung der Innenseite
des Schauglases der Reinigungsart gemäß relativ
zum Schauglas beweglich angeordnet. Die Armatur kann ein einziges mechanisches
Reinigungsglied oder mehrere Reinigungsglieder der gleichen oder
unterschiedlicher Art aufweisen.
-
Die
Schauglas-Armatur umfasst ferner eine Übertragungseinrichtung
zur Betätigung oder Versorgung der Reinigungseinrichtung.
Die Übertragungseinrichtung erstreckt sich durch einen
Durchgang, der sich von der Außenseite zur Innenseite der Schauglas-Armatur
bevorzugt durch das Schauglas oder gegebenenfalls durch die Fassung,
jedenfalls aber innerhalb der montierbaren Armatur erstreckt.
-
Nach
der Erfindung umfasst die Schauglas-Armatur ein motorisches Stellglied
für eine automatische Betätigung der Reinigungseinrichtung.
Ist das Stellglied wie bevorzugt an der Außenseite der Armatur
angeordnet, überträgt die Übertragungseinrichtung
eine Stellbewegung des Stellglieds auf die Reinigungseinrichtung.
Ist das Stellglied alternativ an der Innenseite der Armatur angeordnet, überträgt
die Übertragungseinrichtung Energie oder Steuerungssignale
von außen zum Stellglied.
-
Aufgrund
der automatisch ausführbaren Reinigung wird die Verfügbarkeit
der Schauglas-Armatur, die Verfügbarkeit für die
visuelle Beobachtung, in mehrfacher Hinsicht erhöht. Die
Armatur kann mittels automatischer Reinigung ständig sauber
gehalten oder zumindest für jeden Bedarfsfall gereinigt
werden, so dass eine Beobachtung des Gefäßinnenraums
zu jeder Zeit oder zumindest in jedem Bedarfsfall möglich
ist. Zum anderen wird die Beobachtung erleichtert, da ein Beobachter
nicht manuell reinigen muss, was an vielen für die Beobachtung
des Prozesses günstigen Orten der Montage der Schauglas-Armatur
nur in einem eingeschränkten Maße möglich
ist. In der Folge wird das Einsatzspektrum der Schauglas-Armatur
erweitert, da sie an Orten am Gefäß angebracht
werden kann, die zwar eine Beobachtung durch Begehung grundsätzlich
noch zulassen, an denen eine vorherige Reinigung des Schauglases
aber schwierig oder gar unmöglich ist.
-
Die
Reinigungseinrichtung kann anstelle oder vorzugsweise ergänzend
zu einem einzigen oder mehreren mechanischen Reinigungsglied(ern) eine
Fluidikeinrichtung zur Beaufschlagung der Innenseite des Schauglases
mit einem Reinigungsfluid aufweisen. Das Reinigungsfluid kann gasförmig
oder flüssig sein. Es muss mit dem Medium oder den mehreren
Medien, mit denen es im Innenraum des Gefäßes
in Berührung kommen kann, verträglich sein, darf
also beispielsweise im Falle eines im Gefäß ablaufenden
verfahrenstechnischen Prozesses den Prozess nicht stören.
Die Fluidikeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass Schauglas
an seiner Innenseite mittels des Reinigungsfluids strömungsmechanisch
durch Impulsübertragung oder chemisch, gegebenenfalls thermisch
zu reinigen oder von vornherein eine Anhaftung von Schmutz zu verhindern. Die
Fluidikeinrichtung ist vorzugsweise eine Sprüheinrichtung,
mittels der das Reinigungsfluid auf die Innenseite des Schauglases
gesprüht werden kann. Vorzugsweise ist das Reinigungsfluid
eine Waschflüssigkeit, die mittels der Fluidikeinrichtung
auf das Schauglas aufgebracht werden kann und den mechanischen Reinigungsprozess
wenigstens eines relativ zum Schauglas beweglichen, mechanisch wirkenden
Reinigungsglieds unterstützt.
-
Wird
die Reinigungseinrichtung von der Fluidikeinrichtung gebildet oder
weist sie solch eine Fluidikeinrichtung zusätzlich zu einem
oder mehreren mechanisch beweglichen Reinigungsglied(ern) auf, so
kann die Übertragungseinrichtung vorteilhafterweise der
Zuführung des Reinigungsfluids dienen. Dies hätte
den Vorteil, dass ein Reservoir für das Reinigungsfluid
und auch eine Pumpe, falls das Reinigungsfluid gepumpt wird, außerhalb
des Reservoirs angeordnet werden kann oder können. Grundsätzlich ist
es jedoch auch denkbar, das Reservoir im Innenraum des Gefäßes
anzuordnen. Falls die Übertragungseinrichtung beispielsweise
eine Welle zur Übertragung eines Drehmoments bildet, kann
die Welle einen Strömungskanal für das Reinigungsfluid aufweisen,
insbesondere als Hohlwelle gebildet sein. Alternativ kann ein Hohlprofil
die Welle umgeben und das Fluid durch einen zwischen der Welle und
dem Hohlprofil gebildeten Zwischenraum zur Reinigungseinrichtung
geführt werden. Gleichzeitig würde der Vorteil
erhalten, dass ein relativ zum Schauglas und der Fassung nicht bewegliches
Hohlprofil im Durchgang leichter als eine Welle abgedichtet werden kann.
Falls ein mechanisch bewegliches Reinigungsglied und die Fluidikeinrichtung
in Kombination vorgesehen sind, würde in beiden Ausführungen
eine kompakte, platzsparende Übertragungseinrichtung für
beide Reinigungskomponenten, nämlich das oder die Reinigungsglied(er)
und die Fluidikeinrichtung, geschaffen werden. Alternativ können
jedoch auch eine Übertragungseinrichtung für die Übertragung
einer Kraft oder eines Drehmoments einerseits und eine Übertragungseinrichtung
für das Reinigungsfluid andererseits getrennt voneinander
vorgesehen sein.
-
Das
motorische Stellglied kann ein Linearmotor sein, ist vorzugsweise
aber ein Drehmotor für den Antrieb nur eines Reinigungsglieds
oder mehrerer Reinigungsglieder für eine mechanische Reinigung.
Zur Übertragung des Drehmoments des Drehmotors umfasst
die Übertragungseinrichtung eine Welle, was auch den Fall
einschließt, dass eine Welle bereits die gesamte Übertragungseinrichtung
bildet. Für die Dichtigkeit des Schauglases ist es von
Vorteil, wenn die Reinigungseinrichtung ein Hohlprofil umfasst,
das die Welle umgibt und fest und dicht mit dem Schauglas im Bereich
des Durchgangs verbunden ist. Die Problematik der Abdichtung wird
somit vom Schauglas weg zur Übertragungseinrichtung und
deren Kopplung mit dem motorischen Stellglied verlagert.
-
Der
Drehmotor ist vorteilhafterweise für einen Drehzahlbereich
und somit für eine Geschwindigkeit ausgelegt bzw. optimiert,
die größer ist als die Geschwindigkeit, mit der
das Reinigungsglied oder die mehreren Reinigungsglieder während
der Reinigung relativ zu dem Schauglas bewegt werden. Die Auslegung
des Motors für höhere Geschwindigkeiten erlaubt
den Einsatz eines kleinen Motors. Um die Motorgeschwindigkeit an
die Geschwindigkeit des Reinigungsglieds oder der mehreren Reinigungsgliedern anzupassen,
umfasst das Stellglied in derartigen Ausführungen ein Untersetzungsgetriebe.
Im Hinblick auf Platzbedarf und Wirkungsgrad ist es von Vorteil,
wenn das Getriebe ein ein- oder mehrstufiges Umlaufgetriebe, insbesondere
Planetengetriebe ist. Das Umlaufgetriebe kann insbesondere koaxial
zu einer Motorwelle des Drehmotors angeordnet sein. Mit einem koaxial
zum Drehmotor angeordneten Umlaufgetriebe beansprucht das Stellglied
in der Draufsicht auf das Schauglas gesehen besonders wenig Fläche.
Ist das Umlaufgetriebe oder ein Getriebe einer anderen Art, das
dem Drehmotor mit der Reinigungseinrichtung, vorzugsweise mit der Übertragungseinrichtung
koppelt als Untersetzungsgetriebe gebildet, so ist das Untersetzungsverhältnis
vorzugsweise größer als 100:1. Andererseits beträgt
das Untersetzungsverhältnis vorzugsweise nicht mehr als 500:1,
bevorzugter nicht mehr als 300:1.
-
Ein
schnelldrehender Motor in Kombination mit einem untersetzenden,
vorzugsweise koaxialen Umlaufgetriebe ist auch günstig
im Hinblick auf eine wünschenswert niedrige Leistungsaufnahme.
Muss die Armatur insgesamt besonders flach sein, kann aber auch
ein Winkelgetriebe verwendet werden, um die Geschwindigkeit des
in diesem Fall geneigt oder parallel zur Schauglasfläche
angeordneten Motors auf die der Reinigungseinrichtung anzupassen.
-
Das
motorische Stellglied kann einen pneumatischen, hydraulischen oder
insbesondere einen elektrischen Aktuator umfassen, also aus dem
Aktuator und einer oder mehreren weiteren, mit dem Aktuator gekoppelten
Komponenten bestehen, wie vorstehend anhand des Beispiels des Drehmotors
geschildert, oder auch grundsätzlich von dem Aktuator allein
bereits gebildet werden. In bevorzugten Ausführungen bildet
der genannte Drehmotor den Aktuator. Bevorzugt ist der Drehmotor
somit ein Elektromotor, wobei besonders bevorzugt ein Gleichstrommotor
zum Einsatz kommt.
-
Das
Stellglied ist vorzugsweise sowohl für Dauerbetrieb als
auch intermittierenden Betrieb geeignet und kann auch seitens einer
Stellgliedsteuerung für beide Betriebsarten eingerichtet
sein. Ist der genannte Aktuator ein Drehmotor, so können
der Motor und eine Motorsteuerung für eine Drehbewegung in
stets die gleiche Drehrichtung oder für einen reversierenden
Betrieb, also eine hin- und hergehende Drehbewegung eingerichtet
sein.
-
Die
Schauglas-Armatur weist in einer Weiterentwicklung auch noch eine
Leuchte oder eine Kamera auf, die zweckmäßigerweise
an der Außenseite der Armatur angeordnet und in Richtung
auf die Innenseite der Armatur und somit im montierten Zustand durch
das Schauglas hindurch in den Innenraum des Gefäßes
gerichtet ist oder sind. Bei der Kamera kann es sich um eine Infrarot(IR)-
oder eine UV-Kamera oder vorzugsweise um eine im sichtbaren Wellenbereich
des Lichts arbeitende Kamera handeln. Weist die Schauglas-Armatur
nur die Kamera und keine Leuchte auf, wird in vielen Anwendungen
eine Leuchte zum Ausleuchten des aufzunehmenden Innenraums an oder
im Gefäß an anderer Stelle anzuordnen sein. Das
gleiche gilt im umgekehrten Falle, falls die Armatur keine Kamera,
sondern nur die Leuchte aufweist. In bevorzugten Ausführungen
umfasst die Schauglas-Armatur jedoch die Leuchte und die Kamera
in Kombination.
-
Die
Reinigungseinrichtung mit motorischem Stellglied eröffnet
als besonderen Vorteil eine Fernbeobachtung bzw. Fernüberwachung
des Gefäßinnenraums, insbesondere in Ausführungen
mit Kamera und bevorzugt auch mit einer Leuchte.
-
Das
Stellglied kann für die Reinigung des Schauglases manuell
vor Ort unmittelbar an der Schauglas-Armatur betätigbar
sein. In einer bevorzugten Weiterentwicklung ist das Stellglied
und somit die Reinigungseinrichtung fernbedienbar. Die Fernbedienbarkeit
und die Bedienbarkeit an der Armatur können auch in Kombination
verwirklicht sein.
-
In
bevorzugten Ausführungen umfasst die Schauglas-Armatur
eine Steuerung für das Stellglied oder die Fluidikeinrichtung,
wobei das Stellglied auch ein Stellglied der optionalen Fluidikeinrichtung
sein kann. Vorzugsweise handelt es sich um eine fernbedienbare Steuerung
mit einem Eingang für eine leitungsgebundene oder leitungsungebundene,
drahtlose Fernübertragung von Steuerungssignalen für das
Stellglied oder die Fluidikeinrichtung, falls diese ein eigenes
Stellglied aufweist. Die Armatur kann auch eine Energiequelle für
das Stellglied umfassen, beispielsweise eine(n) elektrische(n) Batterie
oder Akku oder eine Brennstoffzelle. Alternativ kann die für
den Betrieb des Stellglieds erforderliche Energie per Leitung zuführbar
sein, insbesondere im Falle einer leitungsgebundenen Übertragung
von Steuerungssignalen. Es können auch beide Möglichkeiten der
Energieversorgung verwirklicht sein. Die Steuerung kann insbesondere
dazu eingerichtet sein, dass Stellglied oder die Fluidikeinrichtung
zwischen einem aktiven und einem inaktiven Zustand umzusteuern, das
Stellglied oder die Fluidikeinrichtung also zu aktivieren. Die Steuerung
kann dazu eingerichtet sein, dass Stellglied oder die Fluidikeinrichtung
in vorgegebenen Zeitabständen, entweder periodisch oder aperiodisch,
oder über vorgegebene Zeitintervalle automatisch unter
Einsatz eines Zeitsteuerungsglieds, beispielsweise eines Timers,
zu aktivieren. Die Steuerung kann alternativ dazu eingerichtet sein, das
Stellglied oder die Fluidikeinrichtung stets nur in Reaktion auf
eine manuelle Bedienung aus der Ferne, optional auch vor Ort, zu
aktivieren.
-
Die
Steuerung kann in noch einer Variante auch dazu eingerichtet sein,
das Stellglied oder die Fluidikeinrichtung in der geschilderten,
vorgegebenen Weise und zusätzlich auch durch manuelle Bedienungstätigkeit
aus der Ferne oder vor Ort an der Armatur zu aktivieren. Die Steuerung
kann bei rein manueller Bedienbarkeit vor Ort oder aus der Ferne eine
herkömmliche Motorsteuerung sein mit einer Ein-/Aus-Schalteinrichtung
für die zum Betrieb erforderliche Energie, wobei solch
eine Schalteinrichtung in der Ausführung einer fernbedienbaren
Reinigungseinrichtung nicht auf der Armatur angeordnet sein muss,
aber dort angeordnet sein kann.
-
Eine
Steuerung für die Reinigungseinrichtung oder Fluidikeinrichtung
weist vorzugsweise einen Überlastschutz für das
motorische Stellglied auf. Der Überlastschutz ist vorzugsweise
unmittelbar bei dem Stellglied, also an der Schauglas-Armatur angeordnet.
Es kann sich insbesondere um einen thermischen Überlastschutz
handeln. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten
Bereich ist es vorteilhaft, wenn das Stellglied nur über
die Fähigkeit der Ansteuerbarkeit von einer entfernten
Kontrolleinrichtung aus verfügt. Soll zusätzlich
der Ort der Schauglas-Armatur begehbar sein für eine manuelle
Beobachtung unmittelbar vor Ort, kann eine Schalteinrichtung für
eine manuelle Betätigung der Reinigungseinrichtung an der
Schauglas-Armatur vorgesehen sein. Die Betätigung aus der
Ferne wird vorzugsweise so vorgenommen, dass hierfür eine
Schalteinrichtung im Bereich der entfernten Kontrolleinrichtung
vorgesehen ist und mittels dieser Schalteinrichtung nur die Energiezufuhr
entweder an- oder abgeschaltet wird.
-
Umfasst
die Armatur eine Kamera, so verfügt die Kamera in bevorzugten
Ausführungen über einen Ausgang für eine
Datenfernübertragung an eine Beobachtungseinrichtung mit
Bildschirm, an dem die Bilddaten oder analogen Bildsignale der Kamera
dargestellt werden können. Die Kamera kann eine Analogkamera
sein, was der Bildqualität bei Fernübertragung
zugute kommt. In einer Weiterentwicklung wird eine Digitalkamera
verwendet.
-
Ist
die Schauglas-Armatur mit einer Kamera oder einer Leuchte ausgestattet,
kann oder können die Kamera oder Leuchte in einfachen Ausführungen manuell
vor Ort bedienbar sein. In einer Weiterentwicklung umfasst die Schauglas-Armatur
eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, die Kamera oder Leuchte
zu aktivieren, und einen Eingang für eine leitungsgebundene
oder leitungsungebundene Fernübertragung von Steuerungssignalen
für die Kamera oder die Leuchte. Falls die Armatur eine
Kamera und eine Leuchte umfasst, ist die Steuerung vorteilhafterweise
dazu eingerichtet, die Aktivierung der Leuchte und die Aktivierung
der Kamera automatisch aufeinander abzustimmen, so dass im Falle
der Aktivierung der Kamera auch die Leuchte aktiviert wird. Sind
sowohl die Kamera als auch die Leuchte Bestandteil der Armatur,
kann eine für beide Komponenten gemeinsame Steuerung oder
können separate Steuerungen vorgesehen sein, die für
eine vorteilhafte Abstimmung allerdings steuerungstechnisch miteinander
gekoppelt sind und dann in dieser Hinsicht eine gemeinsame Steuerung
bilden. Die Steuerung kann in noch einer Variante auch dazu eingerichtet
sein, die Kamera oder die Leuchte in der geschilderten vorgegebenen
Weise und zusätzlich auch durch manuelle Bedienungstätigkeit
aus der Ferne oder vor Ort an der Armatur zu aktivieren. Die Steuerung
kann bei rein manueller Bedienbarkeit vor Ort oder aus der Ferne
eine Ein-/Aus-Schalteinrichtung für die zum Betrieb erforderliche
Energie sein, wobei solch eine Schalteinrichtung in Ausführungen
einer fernbedienbaren Kamera oder Leuchte nicht auf der Armatur
angeordnet sein muss, aber dort angeordnet sein kann. Wie auch im
Falle der Reinigungseinrichtung gilt, dass eine Schalteinrichtung
im Hinblick auf den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen
vorteilhafterweise nicht an der Schauglas-Armatur, sondern in einer
entfernten Kontrolleinrichtung vorgesehen ist. Eine Schalteinrichtung
nur für eine manuelle Betätigung vor Ort kann
jedoch auch für die fernbedienbare Kamera oder Leuchte
vorteilhaft sein. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten
Bereichen und auch generell ist es ferner vorteilhaft, wenn optionale
Kamerafunktionen wie beispielsweise Zoomen, Fokussieren und dergleichen
ebenfalls von einem entfernten Kontrollzentrum aus gesteuert werden
können.
-
Umfasst
die Schauglas-Armatur eine fernbedienbare Reinigungseinrichtung,
eine fernbedienbare Kamera und eine fernbedienbare Leuchte sowie eine
Steuerung für diese Komponenten, wobei diese Steuerung
aus separaten, den Komponenten jeweils einzeln zugeordneten, bei
den Komponenten lokal angeordneten Steuerungsmodulen zusammengesetzt
oder als einheitliche Steuerung ausgeführt sein kann, die
ebenfalls Bestandteil der Armatur sind oder ist, so kann die einheitliche
oder aus den Modulen sich zusammensetzende Steuerung so eingerichtet sein,
dass der gesamte Ablauf der Überwachung des Gefäßinnenraums
mittels der Armatur automatisch durchführbar ist. In solchen
Ausführungen ist die Steuerung dazu eingerichtet, automatisch
die Reinigungseinrichtung, die Kamera und die Leuchte zu aktivieren
und die Bilddaten oder analogen Bilder der Kamera automatisch an
eine entfernte Beobachtungsstation zu übertragen, so dass
dort aktuelles Bildmaterial jederzeit verfügbar ist. Zusätzlich
kann solch eine Steuerung dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit
von Fernbedienungsvorgängen die Reinigungseinrichtung zu
aktivieren oder die Kamera oder die Leuchte zu verstellen. In alternativen
Ausführungen ist die Steuerung nur dazu eingerichtet, auf
Fernbedienungsvorgänge zu reagieren, beispielsweise auf
ein Eingangssignal "beobachten" die Leuchte und die Kamera zu aktivieren,
die ansonsten inaktiv sind. Die Steuerung kann in diesen alternativen
Ausführungen dazu eingerichtet sein, die Reinigungseinrichtung
von sich aus in vorgegebener Weise zu aktivieren, um das Schauglas
stets sauber zu halten. Die Steuerung kann alternativ dazu eingerichtet
sein, auch die Reinigungseinrichtung nur in Abhängigkeit solch
eines Bedienungsvorgangs zu aktivieren, beispielsweise derart, dass
bei Erhalt des Steuerungssignals "beobachten" zunächst über
ein gewisses Zeitintervall die Reinigungseinrichtung betätigt
und mit einer gewissen Verzögerung die Leuchte und die
Kamera aktiviert werden. Bei Aktivierung der Kamera kann die Reinigungseinrichtung
bereits wieder deaktiviert worden sein. Die Steuerung kann wie bereits erwähnt
anstatt auf der Schauglas-Armatur in einem entfernten Kontrollzentrum
vorgesehen sein. Sie kann zu einer reinen Schalteinrichtung vereinfacht sein.
-
Für
die Anordnung des motorischen Stellglieds kann die Schauglas-Armatur
einen Bügel aufweisen, der vorzugsweise über die
Fassung fest mit dem Schauglas verbunden ist. Der Bügel
kann sich insbesondere in einem Abstand von der Außenseite des
Schauglases und vorzugsweise zentral über dem Schauglas
erstrecken. Der Bügel kann der Anordnung der genannten
Leuchte oder Kamera dienen, vorzugsweise ist oder sind die Leuchte
oder die Kamera jedoch anderweitig abgestützt, vorzugsweise
ebenfalls an der Fassung.
-
Die
Schauglas-Armatur wird vorzugsweise zur Beobachtung, Inspektion
oder Überwachung eines Reaktors, Kessels, Tanks oder anderen
Behälters oder einer Durchleitung großen Querschnitts
einer verfahrenstechnischen Anlage verwendet. Die Anlage kann insbesondere
eine Biogasanlage zur Erzeugung von Biogas sein. Dort kann die Schauglas-Armatur
an einem Fermenter oder einem Speicherbehälter für
das erzeugte Gas oder Gasgemisch angeordnet sein, insbesondere im
oberen Bereich des betreffenden Behälters. Vorteilhafterweise können
am gleichen Gefäß auch mehrere Schauglas-Armaturen
der erfindungsgemäßen Art angeordnet sein. Die
Schauglas-Leuchte kann mit Vorteil aber auch in anderen Bereichen
Verwendung finden, beispielsweise in der chemischen oder pharmazeutischen
Industrie und grundsätzlich überall dort, wo Reaktionen,
Prozesse, Medien in Gefäßinnenräumen
oder nur der Zustand des jeweiligen Gefäßes inspiziert,
beobachtet oder überwacht werden soll oder sollen.
-
Vorzugsweise
ist die Schauglas-Armatur, insbesondere auch das motorische Stellglied,
für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen,
vorteilhafterweise für Gas Zone 1 und 2 sowie
Staub Zone 21 und 22, ausgeführt.
-
Die
Erfindung hat die Schauglas-Armatur als solche, also im noch nicht
montierten Zustand zum Gegenstand. Sie betrifft aber auch die Armatur
im montierten Zustand an einem Gefäß der genannten Art,
um nämlich den Innenraum des Gefäßes
von einem entfernten Ort aus zu inspizieren oder einen in dem Gefäß ablaufenden
Prozess zu beobachten oder zu überwachen. Die Erfindung
hat somit auch ein die Schauglas-Armatur im montierten Zustand beinhaltendes
System für eine Fernüberwachung oder eine Ferninspektion
zum Gegenstand. Das System kann mehrere Armaturen der erfindungsgemäßen
Art am gleichen Gefäß oder unterschiedlichen Gefäßen
einer mehrere zu überwachende Gefäße umfassenden
Anlage aufweisen.
-
Vorteilhafte
Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen
beschrieben.
-
Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren
erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar
werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination
die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend
beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
-
1 eine
Schauglas-Armatur mit einer Reinigungseinrichtung und einem motorischen
Stellglied für eine automatische Betätigung der
Reinigungseinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
-
2 das
Stellglied alleine und
-
3 eine
Schauglas-Armatur in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt
eine Schauglas-Armatur für die Montage in oder an einer
Wand eines Gefäßes einer verfahrenstechnischen
Anlage, in dem ein thermodynamischer, chemischer, biochemischer,
beispielsweise mikrobiologischer Prozess abläuft. Die Schauglas-Armatur
dient der visuellen Beobachtung des Innenraums des Gefäßes.
Sie umfasst ein lichtdurchlässiges Schauglas 1,
das längs seines Seitenrands vollständig umlaufend
von einer Fassung 2 eingefasst wird. Die Fassung 2 dient
der fluiddichten Montage des Schauglases 1 in oder an der
Gefäßwand. Die Armatur weist eine Innenseite auf,
die im montierten Zustand dem Innenraum des Gefäßes
zugewandt ist, und eine von dem Innenraum abgewandte, der Umgebung
des Gefäßes zugewandte Außenseite.
-
An
der Innenseite der Armatur ist eine Reinigungseinrichtung 5 angeordnet,
mittels der das Schauglas 1 an seiner Innenseite mechanisch
gereinigt werden kann. Die Reinigungseinrichtung 5 umfasst
zwei relativ zum Schauglas 1 bewegliche Reinigungsglieder 7,
die mittels einer Wischbewegung an der Innenseite des Schauglases 1 haftenden Schmutz
entfernen. Die Reinigungseinrichtung 5 ist dementsprechend
als Wischeinrichtung gebildet und die Reinigungsglieder 7 sind
Scheibenwischer, verallgemeinert gesagt Schauglaswischer. Die Reinigungsglieder 7 sind
rotatorisch um eine gemeinsame Drehachse R beweglich, die sich orthogonal
zu der von der Fassung 2 eingefassten Fläche des
Schauglases 1 durch einen zentralen Durchgang 3 des Schauglases 1 erstreckt.
Der Durchgang 3 ist beispielhaft als Bohrung gebildet.
Die Reinigungsglieder 7 ragen an der Innenseite des Schauglases 1 aus
einem Zentrum 6 der Reinigungseinrichtung 5, durch das
sich die Drehachse R erstreckt, quer zu der Drehachse R nach außen
in Richtung auf die ringförmige Fassung 2 ab.
In der im Beispiel gewählten Ausführung mit zwei
Reinigungsgliedern 7 ragen diese vom Zentrum 6 in
einander entgegengesetzte Richtungen nach außen ab. Die
Reinigungseinrichtung 5 ist im ganzen gesehen für
die Reinigung des Schauglases 1 um die Drehachse R drehbar,
die Reinigungsglieder 7 sind dementsprechend um die Drehachse
R schwenkbar.
-
An
der Außenseite der Schauglas-Armatur ist für die
Betätigung der Reinigungseinrichtung 5 ein Stellglied 10 angeordnet
und mittels einer Übertragungseinrichtung 15 mit
der Reinigungseinrichtung 5 gekoppelt. Die Übertragungseinrichtung 15 umfasst eine
um die Drehachse R drehbare Welle, die an einer Antriebsseite drehsteif
mit einem Ausgang des Stellglieds 10 und an einer Abtriebsseite
drehsteif mit der Reinigungseinrichtung 5 verbunden ist.
-
2 zeigt
das Stellglied 10 separat vor der Montage mit dem Schauglas 1 und
der Fassung 2. Das Stellglied 10 umfasst einen
elektrischen Drehmotor 11, im Beispiel ein Gleichstrommotor,
und ein dem Drehmotor 11 nachgeschaltetes Getriebe 12, die
zu einer radial zur Drehachse R gesehen über ihre gesamte
Länge schlanken Baueinheit vereinigt sind, die im Beispiel
kreiszylindrisch ist. Der Drehmotor 11 ist als schnell
laufender und somit klein bauender Elektromotor ausgeführt.
Seine Nenndrehzahl ist entsprechend deutlich höher als
die Drehzahl, mit der die Reinigungseinrichtung 5 im Reinigungsbetrieb läuft.
Das Getriebe 12 untersetzt die Geschwindigkeit des Drehmotors 11 auf
die für den Reinigungsbetrieb optimale Reinigungsgeschwindigkeit
der Reinigungseinrichtung 5. Eine für den Drehmotor 11 in
Bezug auf eine möglichst geringe Leistungsaufnahme günstige Drehzahl
liegt bei einigen 1000 Umdrehungen pro Minute, wohingegen eine für
die Reinigungseinrichtung 5 günstige Drehzahl
zwischen 10 und 20 U/min liegt. Das Getriebe 12 ist daher
auf ein Untersetzungsverhältnis von vorzugsweise wenigstens
100:1 und vorzugsweise höchstens 500:1 ausgelegt. Im Beispiel wird
ein elektrischer Gleichstrommotor 11 mit einer Nenndrehzahl
von etwa 2000 U/min verwendet und die Reinigungseinrichtung 5 mit
einer Wischgeschwindigkeit entsprechend 13 U/min betrieben. Das Untersetzungsverhältnis
des Getriebes 12 beträgt zwischen 150:1 und 170:1.
-
Das
Getriebe 12 ist ein zu der Motorwelle des Drehmotors 11 koaxiales
Zahnrad-Umlaufgetriebe. Derartige Getriebe haben geringe Leistungsverluste
und geringe Abmessungen in ihrer Umlaufebene. Die Umlaufebene überdeckt
und verdeckt einen Teil der Sichtfläche des Schauglases 1.
Ein quer zur Drehachse R schlankes Stellglied 10 ist daher
günstig im Hinblick auf eine wünschenswert geringe
Sichtbehinderung. Diesem Zweck sind die Ausführung des
Motors als schnell drehender Motor, insbesondere Elektromotor, und
des Getriebes 12 als zur Motorwelle koaxiales Umlaufgetriebe,
vorzugsweise mehrstufiges Umlaufgetriebe, dienlich. Drehmotor 11 und Getriebe 12 bilden
gemeinsam ein längs der zentralen Drehachse R schlankes,
stab- oder kerzenförmiges Stellglied 10.
-
Ein
Eingangsglied des Getriebes 12 ist drehsteif mit der Motorwelle
und ein Ausgangsglied des Getriebes 12 ist drehsteif mit
der Übertragungseinrichtung 15 verbunden, so dass
das Getriebe 12 den Drehmotor 11 mit der Reinigungseinrichtung 5 koppelt,
indirekt über die Übertragungseinrichtung 15. Die
Verbindung mit der Übertragungseinrichtung 15 ist
lösbar. Sie wird mittels einer lösbaren Kupplung 13 verwirklicht,
die eine zum Stellglied 10 gehörige, mit dem Ausgangsglied
des Getriebes 12 drehsteif verbundene erste Kupplungshälfte
und eine zur Übertragungseinrichtung 15 gehörige
zweite Kupplungshälfte aufweist. Die Kupplung 13 kann
insbesondere als Steckkupplung gebildet sein, indem das Stellglied 10 mit
seiner ersten Kupplungshälfte längs der Drehachse
R auf die andere Kupplungshälfte aufgesteckt und in entgegengesetzter
Richtung von dieser anderen Kupplungshälfte abgezogen werden
kann.
-
Das
Stellglied 10 ist mittels eines Bügels 4 mit
der Fassung 2 verbunden. Der Bügel 4 erstreckt sich
von einer ersten Stelle der ringförmigen Fassung 2 in
einem Abstand über der Außenseite des Schauglases 1 zu
einer über die Drehachse R gesehen diametral gegenüberliegenden
zweiten Stelle der Fassung 2 und ist an den beiden Stellen
der Fassung 2 jeweils befestigt. Das Stellglied 10 ragt
an der von dem Schauglas 1 abgewandten Seite des Bügels 4 über
den Bügel 4 hinaus ab. Die Kupplung 13 befindet
sich mit beiden Kupplungshälften zwischen dem Schauglas 1 und
dem Bügel 4.
-
Die
Schauglas-Armatur ist ferner mit einer Leuchte 16 und einer
Kamera 17 bestückt, die separat von dem Stellglied 10 an
der Fassung 2 befestigt und in Richtung auf die Innenseite
des Schauglases 1 und somit im montierten Zustand der Armatur
in den Innenraum des Gefäßes gerichtet sind.
-
Die
Schauglas-Armatur ist fernbedienbar und über längere
Zeiten gewissermaßen autark betreibbar, da das Schauglas 1 aufgrund
des motorischen Antriebs der Reinigungseinrichtung 5 rein
maschinell und somit automatisch stets sauber gehalten oder im Bedarfsfall
gereinigt werden kann. Die Armatur kann daher an grundsätzlich
beliebigem Ort montiert werden, sie ist hinsichtlich des Einsatzortes
flexibel verwendbar. Aufgrund der Ausstattung mit fernbedienbarer
Reinigungseinrichtung 5 und fernbedienbarer Kamera 17 ist
es auch nicht mehr erforderlich, sie an einem begehbaren Ort zu
montieren, der Gefäßinnenraum kann vielmehr von
beliebiger Stelle, beispielsweise von einem vom Montageort entfernten
Kontrollzentrum aus beobachtet werden. Für die Fernbedienung
ist eine entsprechende Steuerung für das Stellglied 10,
die Leuchte 16 und die Kamera 17 vorhanden. Eine
solche Steuerung kann ebenfalls Bestandteil der Schauglas-Armatur
sein, wobei für das Stellglied 10 und die Kamera 17 jeweils
eine eigene Steuerung von der jeweils anderen Steuerung separat
vorgesehen sein kann. Für die Leuchte 16 kann
eine weitere eigene Steuerung vorgesehen sein, die entweder eine
von der Kamera 17 separate Aktivierung der Leuchte 16 ermöglicht
oder erfordert oder vorzugsweise die Leuchte 16 bei Aktivierung
der Kamera automatisch ebenfalls aktiviert.
-
Im
Ausführungsbeispiel bildet eine Motorsteuerung, die der
Drehmotor 11 von Hause aus aufweist, die Steuerung des
Stellglieds 10. Der Drehmotor 11 ist über
seine Motorsteuerung ein- und ausschaltbar. Das Ein- und Ausschalten
wird im entfernten Kontrollzentrum vorgenommen. Der Drehmotor 11 ist
an einem Eingang 21 per Leitung mit dem Kontrollzentrum
verbunden und wird von dort oder einem anderen Ort über
den Eingang 21 per Leitung mit elektrischer Energie versorgt.
Ebenso werden die Leuchte 16 über einen Eingang 22 und
die Kamera 17 über einen Eingang 23 jeweils
per Leitung mit elektrischer Energie versorgt und vom Kontrollraum aus
aktiviert. Die Kamera 17 weist einen Ausgang 24 auf,
um ebenfalls per Leitung ihre Bilddaten oder analogen Bilder an
das Kontrollzentrum auszugeben. Im Kontrollzentrum wird das Bildmaterial
an einem Bildschirm dargestellt. Das Stellglied 10 kann
vom Kontrollzentrum aus vorzugsweise unabhängig von der
Kamera 17 oder der Leuchte 16 aktiviert werden. Die
Motorsteuerung weist in einer Weiterentwicklung eine an der Armatur
betätigbare Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten
des Motors 11 auf. Ebenso kann für die Leuchte 16 eine
Schalteinrichtung an der Armatur, beispielsweise unmittelbar an
der Leuchte 16, vorgesehen sein, um durch Betätigung
vor Ort die Leuchte 16 zu aktivieren.
-
In
einer Weiterentwicklung kann die Schauglas-Armatur eine Fluidikeinrichtung
aufweisen, mittels der die Innenseite des Schauglases 1 zur
Unterstützung des mechanischen Reinigungsprozesses mit
einer Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Ein
Reservoir für die Reinigungsflüssigkeit und eine
Pumpe zur Förderung der Reinigungsflüssigkeit aus
dem Reservoir an die Innenseite des Schauglases 1 wären
in solch einer Weiterbildung vorzugsweise an der Außenseite
der Schauglas-Armatur an einem die Sicht in den Innenraum des Gefäßes
nicht behindernden Ort angebracht. Die Übertragungseinrichtung 15 kann
zu einer Zuführeinrichtung für die Reinigungsflüssigkeit
ausgebaut sein. In einer ersten Variante kann beispielsweise die
der Drehmomentübertragung dienende Welle als Hohlwelle
gebildet sein mit einem inneren Strömungsquerschnitt für
die Durchleitung der Reinigungsflüssigkeit. In einer zweiten
Variante kann ein Hohlprofil die Welle umgeben und ein zwischen
der Welle und dem Hohlprofil verbleibender Zwischenraum als Zuführleitung
zur Innenseite der Armatur dienen. An der Innenseite der Armatur
können beispielsweise an der Fassung 2 über
den Umfang des Schauglases 1 verteilt mehrere Sprühdüsen
angeordnet sein, denen die Reinigungsflüssigkeit mittels
der Pumpe unter Druck zugeführt wird, damit über
die mehreren Sprühdüsen die Innenseite des Schauglases
mit der Reinigungsflüssigkeit besprüht werden
kann. In einer Modifikation kann ein zentraler Sprühkopf
mit vorzugsweise mehreren um die Drehachse R verteilten Sprühdüsen
entweder fest mit dem Schauglas 1 oder fest mit der Reinigungseinrichtung 5 verbunden
sein, so dass die Reinigungsflüssigkeit von zentraler Stelle
gegen die Innenseite des Schauglases 1 gesprüht
werden kann. Die Fluidikeinrichtung wird zweckmäßigerweise
abgestimmt gemeinsam mit der Reinigungseinrichtung 5 betrieben,
also mit dieser gemeinsam aktiviert, vorzugsweise vom genannten
Kontrollzentrum aus. Die Fluidikeinrichtung kann vom Kontrollzentrum
aus aber in noch einer Variante separat von der Reinigungseinrichtung 5 betätigbar
sein.
-
3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schauglas-Armatur.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Stellglied 10,
das hinsichtlich des Drehmotors 11, des Getriebes 12 und
der Kupplung 13 dem Stellglied 10 des ersten Ausführungsbeispiels
entspricht, im Bereich der Fassung 2 angeordnet, so dass
es das Schauglas 1 nicht überlappt, das Schauglas 1 somit
frei vom Stellglied 10 ist. Die Reinigungseinrichtung 5 mit
den Reinigungsgliedern 7 oder einem einzigen durchgehenden
Reinigungsglied 7 ist wieder um eine in Bezug auf das Schauglas 1 zentrale
Drehachse R drehbar mit dem Schauglas 1 verbunden. Allerdings
ist im zweiten Ausführungsbeispiel ein Durchgang 8 nicht
durch das Schauglas 1, sondern entsprechend der seitlichen Anordnung
des Stellglieds 10 durch die Fassung 2 gebildet.
Dementsprechend wird die Drehbewegung des Stellglieds 10 über
eine biegsame Übertragungseinrichtung 25 in Form
einer biegsamen Welle auf die Reinigungseinrichtung 5 bzw.
das oder die Reinigungsglied(er) übertragen. Die biegsame Übertragungseinrichtung 25 erstreckt
sich durch den Durchgang 8 und ist an der Innenseite der
Armatur in Richtung auf das Zentrum des Schauglases 1 abgebogen,
um die Reinigungseinrichtung 5 zu drehen. Der seitlichen
Anordnung des Stellglieds 10 entsprechend ist dieses an
einem auf der Außenseite der Fassung 2 befestigten
Sockel oder gedrungenen Bügel 9 montiert.
-
Dargestellt
ist ferner eine Fluidikeinrichtung mit einem an der Innenseite der
Schauglas-Armatur, im Ausführungsbeispiel an der Innenseite
der Fassung 2 angeordneten Sprühkopf 26 und
einer durch die Fassung 2 führenden Zuführung 27,
durch die ein Reinigungsfluid mit Druck zum Sprühkopf 26 führbar ist.
Der Sprühkopf 26 sprüht das zugeführte
Reinigungsfluid von der Seite gegen die Innenseite des Schauglases 1.
-
Die
Schauglas-Armatur des zweiten Ausführungsbeispiels kann
wie die des ersten Ausführungsbeispiels mit einer Leuchte 16 oder
einer Kamera 17, bevorzugt einer Leuchte 16 und
einer Kamera 17 in Kombination bestückt sein oder
nachgerüstet werden, wobei die Leuchte 16 oder
Kamera 17 wie im ersten Ausführungsbeispiel angeordnet
werden kann oder können.
-
Soweit
Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel vorstehend
nicht erläutert wurden, kann die Armatur des zweiten Ausführungsbeispiels der
Armatur des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-