EP1884289B1 - Verfahren und Anordnung zur Überwachung der Beschwallung von Wandflächen mittels Flüssigkeitsstrahlen bei Reinigungsprozessen - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Überwachung der Beschwallung von Wandflächen mittels Flüssigkeitsstrahlen bei Reinigungsprozessen Download PDF

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EP1884289B1
EP1884289B1 EP20070113155 EP07113155A EP1884289B1 EP 1884289 B1 EP1884289 B1 EP 1884289B1 EP 20070113155 EP20070113155 EP 20070113155 EP 07113155 A EP07113155 A EP 07113155A EP 1884289 B1 EP1884289 B1 EP 1884289B1
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EP
European Patent Office
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signal
time
container
accordance
monitoring
Prior art date
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EP20070113155
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English (en)
French (fr)
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EP1884289A3 (de
EP1884289A2 (de
Inventor
Bernd Porath
Stefan Hackert
Markus Pawlik
Patrick Sonntag
Frank Nimwegen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zwei S Technology GmbH
GEA Tuchenhagen GmbH
Original Assignee
Zwei S Technology GmbH
GEA Tuchenhagen GmbH
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Publication date
Application filed by Zwei S Technology GmbH, GEA Tuchenhagen GmbH filed Critical Zwei S Technology GmbH
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Publication of EP1884289A3 publication Critical patent/EP1884289A3/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
    • B08B9/093—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays
    • B08B9/0936—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays using rotating jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the clogging of wall surfaces by means of liquid jets in cleaning processes, in particular in the internal cleaning of containers or tanks, according to the preamble of claim 1 and an arrangement for carrying out the method according to the preamble of the independent claim 16.
  • Target jet cleaner in which a nozzle head provided with at least one nozzle rotates about a single axis of rotation and thereby walled the inner wall of the container at always the same locations cyclically.
  • the rotational movement of the nozzle head about the respective axis of rotation can be generated by drive means which are arranged outside the container cleaning device and also outside the container and driven by external energy (eg electric motor) ( DE 1 869 413 U1 ).
  • drive means are arranged outside the container and driven by the flow energy of the container cleaning device inflow inlet stream of the cleaning liquid.
  • a second type of container cleaning device designed as orbital cleaner is known (US Pat. EP 1 062 049 B1 ; EP 0 560 778 B1 ; DE 10 2004 052 794 B3 ), which are characterized in that arranged on a respective nozzle head nozzles perform a superimposed spatial rotation about two axes of rotation, whereby the spray jets emerging from these nozzles by their orbital kinematics on the inner surface of the container to be cleaned develop a particularly intensive mechanical cleaning action.
  • the ratio of the realized about the two axes of rotation speeds results on the inner surface of the container a typical, repeatedly generated at certain intervals spray pattern.
  • FIGS. 3a and 3b of the accompanying drawings show the FIGS. 3a and 3b of the accompanying drawings.
  • FIG. 3b For example, the spray pattern that produces one of four nozzles located on the nozzle head is shown until that nozzle passes through this spray pattern again. It becomes clear that about 11.5 revolutions of the nozzle about the second axis of rotation are required until this repetition is given.
  • the nozzle head housing carrying the nozzle head makes approximately the same number of revolutions around the first axis of rotation.
  • the one of the four nozzles viewed in the direction of the longitudinal axis of the container, sweeps only a sector of the container and not, as one might assume, the entire circumference of the container.
  • FIG. 3a the resulting spray pattern of all four nozzles is shown until a new run through of the same impact paths takes place.
  • the drive means of the three aforementioned container cleaning devices are each disposed within the device and are driven by the flow energy of the incoming cleaning liquid.
  • drive means which are outside the container cleaning device and also outside the container and driven by external energy (eg electric motor) (Tuchenhagen, company publication cleaning technology, Orbitalrenberg, type RH19H, page 6.3 / 8, 07/2000).
  • conductivity probes which are used, for example, as full and empty probes in filling level indication in containers, have shown that in the course of cleaning processes they generate an analog signal indicating fluidization by liquid jets, but this signal is not certain is interpretable.
  • the signal to be obtained is, inter alia, of the conductivity of the cleaning agent and the respective formation of deposits the product in the container is dependent, and the electrode can not distinguish whether the present and an output generating wetting was done by a current or by an earlier Beschwaung.
  • the decisive inventive idea of solution consists in that the analogue output signals of a measuring method known per se, which up to now could not be digitally evaluated in the sense of the task, are processed such that in the course of a rising edge of the generated signal at and / or above a first threshold value in each case a switch-on point for a digital output signal for the control of the Beschwaung is generated.
  • This digital output signal can then be processed, evaluated and interpreted in a programmable controller in the sense of the task.
  • a first embodiment of the method according to the invention provides that the first switch-on point generates a digital first output signal and at the same time starts a first monitoring time which is greater than the circulation time of a liquid jet, and sets the digital first output signal to zero, thereby triggering an error message If, within the monitoring time, at least as many further switch-on points are not generated, as independent, circulating liquid jets are present.
  • the clogging can be monitored by orbital cleaners, in which one or more nozzles revolve around a first axis of rotation (so-called target jet cleaner).
  • a second embodiment of the method according to the invention provides that each switch-on point generates a digital second output signal.
  • This digital second output signal is advantageously designed as a pulse with a time length that can be processed by a programmable logic controller.
  • a monitoring method using these solvents is characterized in that each switch-on point starts a second lock-up time which is greater than the circulation time of a liquid jet, that the number of digital second output signals detected within the respective second lock-up time is counted and with which the proper wall walling is counted characteristic number is compared, and that in a certain monitoring period when a predetermined difference of the respective numbers is exceeded, an error message and / or a control signal is triggered.
  • the clogging can be monitored by orbital cleaners, in which one or more nozzles execute a superimposed spatial rotation about two axes of rotation (Orbital cleaner of vorg. Second type).
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that in the course of a rising edge of the signal and, in terms of time, after a positive slope maximum of the generated signal, at and / or below a second threshold value in each case a switch-off for a digital output signal for the controller the monitoring of the infestation is generated.
  • a related additional switching point opens in case of need a more sophisticated monitoring of the Beschwaungsvorganges and the cleaning process.
  • the method according to the invention is not only based on switching points on the rising edge of the generated signal, but also makes it possible to evaluate the respective amounts of this signal.
  • the respective amount of the signal is used for the evaluation of the cleaning fluid spilling over the selected subarea.
  • Beschwaungsungs discipline a change in the amount of the signal an indication of the type of cleaning agent (completely different quality, other flow, for example, transfer of liquor to water) or on the quantitative change (consumption or pollution, necessity of a so-called ) be.
  • This amount measurement has the particular advantage that the amount can be output via an analog output of the probe, whereby the actual signal processing can be performed in the probe itself and the probe delivers a result in real time without complex logic.
  • the generated signal is composed of a capacitive component generated by the polarization of the cleaning fluid and of a portion due to pure power line.
  • a liquid film of the cleaning fluid will result in an increased deflection of the signal due to the line components.
  • this effect can be used to roughly determine the conductivity of the liquid hitting the sensor, such as a very large amount of rinse water from a lye to distinguish higher conductivity.
  • the viscosity of the cleaning liquid can be estimated on the basis of the flow behavior.
  • minima and maxima of the signal are indicative of the conductivity and dielectric properties of the liquid hitting the sensor.
  • Saddle points in the course of the signal on the other hand speak for temporary adhesion of the medium, for example due to high viscosity.
  • Typical measurement intervals are for example 140 ms or 70 ms.
  • Essential for the quality and evaluability of the signal is the frequency of the high-frequency alternating field.
  • the field is coupled in the case of an embodiment of the invention by a plastic coupling part of the sensor in the medium as the stream of cleaning liquid.
  • This medium acts not only as a dielectric, but to a certain extent as an electrical resistance for ionic conduction.
  • a preferred frequency is in the range of 100 MHz.
  • the evaluation of the change in the signal curve makes it possible to draw conclusions about the conditions at the subarea to be monitored.
  • the signal is not only on the type of cleaning fluid, in the For the purpose of this application, cleaning liquid is understood to mean an alkali or acid or rinse water or any other liquid, but also of the contaminant, which has a direct influence on the conductance and the polarization behavior, and of the viscosity, which among other things depends on the temperature depends. These influences can be detected and interpreted via the temporal behavior of the signal change. So it is even possible to recognize the fact that an outlet nozzle of the orbital cleaner is clogged. In this case, unless the orbital cleaner is not pressure-controlled, the mass flow from the remaining open nozzles is increased. This in turn leads to an intensification of the Beschwaung and also to a modified flow behavior, which is recognizable by a comparison of the expected signal behavior with the actual behavior as an irregularity and thus disturbance.
  • the cleaning liquid impinging on the partial surfaces arranged in the vicinity of the selected partial surface is at least partially supplied to the selected partial surface.
  • a related collection of the cleaning liquid from the adjacent areas of the selected surface makes the inventive method less sensitive to a change in the position of the orbital cleaner and a resulting displacement of the spray pattern.
  • the arrangement for carrying out the method is device technology characterized in that the supply line penetrates a flange which closes the opening of the container, that in the flange further comprises the sensor device receiving penetrates sealed with its electrode the flange, wherein the electrode protrudes end into the interior of the container.
  • the electrode generates, in a manner known per se, an alternating electric field whose temporal change is detected, the latter being used to generate a time-varying signal.
  • Essential to the invention in this context is that in the course of a rising edge of the signal at and / or above a first threshold value, in each case a switch-on point for a digital output signal for the control of the Beschwaung is generated.
  • the end of the electrode initially has a cylindrical part which merges into a conical and pointed ends in the interior of the container.
  • the drain conditions for the cleaning liquid are thereby clearly defined, although i.a. their surface tension and viscosity also influence the drainage conditions.
  • Another proposal provides that the cylindrical part and the conical part are completely accommodated in a space encompassed by a lateral surface of the opening.
  • the interpretation of the measurement result is improved by the creation of symmetries in the arrangement of the electrode and the supply line and thus inevitably also the orbital cleaner with respect to the axis of rotation of the flange.
  • This will be proposed that the longitudinal axis of the feed line and the longitudinal axis of the electrode penetrate the flange preferably axially parallel on both sides of its axis of rotation, that the penetration points are aligned with the axis of rotation.
  • This arrangement results in a circulation of the orbital cleaner to the first axis of rotation symmetrical Beschwallung the flange surface and thus a symmetrical catchment area in the space formed by the opening in the container and through the flange.
  • the symmetry is optimal if, as is provided by a further proposal, the first axis of rotation runs coaxially to the longitudinal axis of the feed line.
  • FIG. 3a shows a spray pattern of a known orbital cleaner, in which four nozzles perform a superimposed spatial rotation about two axes of rotation and FIG. 3b shows under the conditions under which the spray pattern according to FIG. 3a has come about, the spray pattern of a single nozzle, omitting the respective spray pattern of the other nozzles.
  • FIG. 1 a schematic representation of a container or tank with a container cleaning device whose nozzles perform a superimposed spatial rotation about two axes of rotation, and a sensor device according to the invention, which is arranged in a container cleaning device via a feed line and against the container rotatably supporting flange;
  • FIG. 2 in an enlarged view a partial section through the sensor device and its adjacent areas in the area of a FIG. 1 detail marked with "Z";
  • FIG. 5a a schematic representation of the generatable with the inventive arrangement waveform of an orbital cleaner with a single nozzle (so-called. Target jet cleaner), which rotates around a first axis of rotation as planned, according to a first monitoring method;
  • FIG. 5b in a schematic representation of the signal according to FIG. 5a digital first output signal that can be generated with a first monitoring time
  • FIG. 6a in a schematic representation according to the inventive arrangement according to FIG. 5a Generable waveform when the circulation or the application of the cleaning liquid is disturbed;
  • FIG. 6b in a schematic representation of the signal according to FIG. 6a digital first output signal that can be generated with the first monitoring time
  • Figure 7a a schematic representation of the generatable with the inventive arrangement waveform of an orbital cleaner with two nozzles which rotate around the first axis of rotation as planned, when the application of the cleaning liquid from the first nozzle is disturbed;
  • FIG. 7b in a schematic representation of the signal according to Figure 7a digital first output signal that can be generated with the first monitoring time
  • FIG. 7c in a schematic representation of the generatable with the inventive arrangement waveform of an orbital cleaner with two nozzles according to Figure 7a when the discharge of the cleaning liquid from the second nozzle is disturbed;
  • FIG. 7d in a schematic representation of the signal according to FIG. 7c digital first output signal that can be generated with the first monitoring time
  • FIG. 8a in a schematic representation of the generatable with the inventive arrangement waveform of an orbital cleaner with four Nozzles, which execute a superimposed spatial rotation about two axes of rotation according to a second monitoring method;
  • FIG. 8b in a schematic representation of the signal according to FIG. 8a second digital output signal which can be generated with a second monitoring time
  • FIG. 8c in a schematic representation of the signal according to FIG. 8a second digital output signal, which can be generated with a second monitoring time, when the discharge of the cleaning liquid from the second nozzle is disturbed;
  • FIG. 9a a schematic representation of a generated with the inventive arrangement time-variable signal with an on and a switch-off on the rising signal edge and
  • FIG. 9b the course of the gradient of the signal according to FIG. 9a with a first and a second threshold of the gradient at the on or off point.
  • a container or tank 1 ( FIGS. 1 and 2 ) preferably has in the center of its head portion an opening 1a (also referred to as a manhole), which is closed by a sealing on the outside of the upper container bottom flange 10.1, in which an annular circumferential sealing groove 1c is arranged for a seal, not shown.
  • the flange 10.1 is preferably eccentrically penetrated with a radial first offset a with respect to its axis of rotation X of a feed line 10.2 cohesively, which leads to an unspecified housing a container cleaning device 10 and rotatably connected to the container 1.
  • a nozzle head housing 10.3 is rotatably mounted about a first axis of rotation I, wherein in the present case the first axis of rotation I is aligned coaxially with the longitudinal axis of the feed line 10.2.
  • a second axis of rotation II Preferably in a plane perpendicular to the first axis of rotation I extends a second axis of rotation II, around which a nozzle head equipped with at least one nozzle 4, 10.4 mounted in the nozzle head housing 10.3.
  • the seal in a preferably welded in the flange 10.1 screw-3, in the immediate vicinity of the interior of the Container 1 facing frontal surface of the flange 10.1, takes place.
  • Said seal does not require a discrete seal since the electrode 2.1 consists at least in the sealing area of self-sealing material, for example plastic (preferably PEEK).
  • the electrode 2.1 protrudes into the interior of the container 1 at the end, and it initially has a cylindrical part 2.1a, which merges into a conical part 2.1b and ends pointedly in the interior of the container 1.
  • the cone tip is preferably slightly rounded.
  • the cylindrical part 2.1a and the conical part 2.1b are completely accommodated in a space encompassed by a lateral surface 1b of the opening 1a.
  • the electrode 2.1 is connected above the weld-in sleeve 3 to a signal generation and signal processing device 2.2, from which the electrode 2.1 is charged with an alternating electric field ⁇ , whose temporal change d ⁇ / dt is detected by the signal processing device.
  • the temporal change d ⁇ / dt is used to generate a time-variable signal S (t), wherein in the course of a rising edge F of the signal S (t) (s. FIGS. 9a .
  • a switch-on point E for a digital output signal y or y 1 , y 2 is generated for the control of the Beschwaung.
  • the nozzles 4.1 to 4.4 deliver the liquid jets r i of a cleaning liquid R ( FIG. 1 ), wherein the first nozzle 4.1, the liquid jets r 1 , the second nozzle 4.2, the liquid jets r 2 , the third nozzle 4.3, the liquid jets r 3 and finally the fourth nozzle 4.4 to generate the liquid jets r 4 .
  • the direct padding of the electrode 2.1 in the direction of its longitudinal axis with a signal-triggering liquid jet r * only in an excellent position of the container cleaning device 10 shown there and only with a specific single nozzle and in the course of the spray pattern according to the FIGS. 3a and 3b and not possible with each of all nozzles 4.1 to 4.4.
  • the point P results as a puncture point of the second axis of rotation II with the arrangement plane E M ).
  • This padding area B comprises an intervention angle ⁇ ( FIG. 4 ), due to the radial first offset a is slightly greater than 180 degrees and thus does not sweep over the full circumference of the flange 10.1.
  • incident fluid jets r i are partially deflected at the flange 10.1, as they can not easily leave the space bounded by the lateral surface 1b, and arrive as a cross flow to the tip of the electrode 2.1, where they are due to their property according to the invention signal-triggering liquid jets r * ,
  • the end-side part 2.1a, 2.1b of the electrode 2.1 forms in the narrow sense one of a plurality of partial surfaces w i (w 1 to w n ), which in their sum form a wall surface W of the inside of the container 1, selected partial surface w i * , over which representative of the entire wall surface W, the proper Beschwaung is monitored during the cleaning process.
  • the proposed arrangement in contrast to arrangements according to the prior art, not necessarily rely on the safe monitoring of Beschwasung that the sensor device from the signal-triggering liquid jet r * made directly from the interior of the container 1 out becomes.
  • the monitoring of the clogging in the sense of the task according to the invention is for an orbital cleaner in which a single nozzle revolves around the first axis of rotation I (so-called. Target jet cleaner), in the FIGS. 5a to 6b represented (first variant of the monitoring method).
  • the signal-triggering liquid jet r * generates, for example through the nozzle 4.1, the time-variable signal S (t), which is plotted over the time t is ( FIG. 5a ).
  • a rising edge F of the signal S (t) is at and / or above a first threshold value (dS / dt) G1 in accordance with the representation in the FIGS. 9a and 9b generates a switch-on point E for a digital first output signal y 1 ( FIG. 5a ).
  • the switch-on point E starts a first monitoring time t *, which is greater than the circulation time T 0 of a liquid jet.
  • the nozzle 4.1 does not emit a signal-triggering liquid jet r * because it is blocked, if the cleaning liquid inflow is disturbed elsewhere or if there is no sufficient liquid pressure in front of the nozzle, at least one further switch-on point E is not generated within the current first monitoring time t * ( FIG. 6a ).
  • the digital first output signal y 1 is set to zero and an error message and / or a control signal is triggered ( FIG. 6b ).
  • the properly operating nozzle 4.2 now generates subsequently a switch-on point E and a digital first output signal y 1 , which, however, is set to zero due to the faulty flow in the nozzle 4.1 after the first monitoring time t *, which is in turn running.
  • FIG. 7b right part).
  • this error is set by resetting the digital first output signal y 1 in accordance with the monitoring regulation according to the invention to zero ( FIGS. 7c and 7d ).
  • a second variant of the monitoring method according to the invention which is preferably used for orbital cleaners in which nozzles perform a superimposed spatial rotation about two axes of rotation I, II, as shown in the FIGS. 3a and 3b is shown, the show FIGS. 8a to 8c ,
  • the generation of the switch-on point E in the course of a time-varying signal S (t), which is obtained by impinging a signal-triggering liquid jet r * on the electrode 2.1 in the manner described above, also takes place in the manner described above.
  • each switch-on point E generates a digital second output signal y 2 which is preferably designed as a pulse having a defined time length ⁇ t (pulse duration, for example 400 ms), which can be processed by a programmable logic controller PLC ( FIG. 8b ).
  • each switch-on point E starts a second bridging time T * which is greater than the circulation time T 0 of a liquid jet r i or another time T 0 'characterizing its cyclic circulation.
  • the number of detected within the respective second bridging time T * is now digital second output signals y 2 counted and it is for a given monitoring time, which in the present case from the entire illustrated signal sequence ( FIG. 8a ), the sum of all these output signals y 2 is formed. In the exemplary embodiment, one obtains for this the sum of 35 pulses.
  • the second monitoring method according to the invention now provides in the corresponding monitoring time a sum of 17 pulses. Now this number will be compared with the number of proper wall walling W ( FIG. 8b ) compared. When a predetermined difference of the respective numbers in the determined monitoring period is exceeded, an error message and / or a control signal is triggered.
  • the spray pattern L i can make a clear statement as to whether the orbital cleaner is working properly, ie whether the scheduled speed is given and whether all nozzles deploy liquid jets with the necessary flow.
  • the proposed evaluation method of the waveform according to FIG. 8a is merely representative of other counting methods and selection criteria for the present digital second output signals y 2 (pulses).
  • the generation of the switch-on point E for the digital output signal y or y 1 , y 2 for controlling the monitoring of the Beschwaung in the course of a simplified and schematically illustrated time-variable analog signal S (t) show the FIGS. 9a and 9b , In the course of the rising edge F of the signal S (t) at and / or above the first threshold value (dS / dt) G1 , which is marked in the course of the gradient dS / dt of the time-variable signal S (t) ( FIG. 9b ), this switch-on point E is generated in each case.
  • the magnitude of the signal level between the on and off points E and A gives information about the material property of the selected surface w i * each beshinging cleaning fluid R, for example, a signal of first height S 1 and / or a second signal Height S 2 is available.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Beschwallung von Wandflächen mittels Flüssigkeitsstrahlen bei Reinigungsprozessen, insbesondere bei der Innenreinigung von Behältern oder Tanks, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 16.
  • STAND DER TECHNIK
  • Für die zyklische Beschwallung von Wandflächen mittels Flüssigkeitsstrahlen bei Reinigungsprozessen, insbesondere bei der Innenreinigung von Behältern oder Tanks, gibt es vielfältige gerätetechnische Lösungen in Form von Behälterreinigungsvorrichtungen, die auch als Orbitalreiniger bezeichnet werden.
  • Es ist ein erster Typ dieser Behälterreinigungsvorrichtungen bekannt, ein sog. Zielstrahlreiniger, bei dem ein mit wenigstens einer Düse versehener Düsenkopf um eine einzige Drehachse umläuft und dabei die Innenwand des Behälters an immer denselben Stellen zyklisch umlaufend beschwallt. Dabei kann die Drehbewegung des Düsenkopfes um die jeweilige Drehachse durch Antriebsmittel generiert werden, die außerhalb der Behälterreinigungsvorrichtung und auch außerhalb des Behälters angeordnet und durch Fremdenergie (z.B. Elektromotor) angetrieben sind ( DE 1 869 413 U1 ). In der DE 26 45 401 C2 ist eine Behälterreinigungsvorrichtung mit den vorstehenden kinematischen Merkmalen beschrieben, deren Antriebsmittel außerhalb des Behälters angeordnet und durch die Strömungsenergie des der Behälterreinigungsvorrichtung zuströmenden Zulaufstroms der Reinigungsflüssigkeit angetrieben sind. Schließlich ist aus der DE 102 08 237 C1 eine Behälterreinigungsvorrichtung mit den in Rede stehenden kinematischen Merkmalen bekannt, bei der die Antriebsmittel zur Generierung der Drehbewegung des Düsenkopfes gänzlich innerhalb der Behälterreinigungsvorrichtung angeordnet und durch die Strömungsenergie des der Behälterreinigungsvorrichtung zuströmenden Zulaufstroms der Reinigungsflüssigkeit angetrieben sind. Im Dokument FR 0603059 A1 wird eine Behälterreinigungs vorrichtung mit mehreren Drehachsen offenbart.
  • Es ist weiterhin ein zweiter Typ der als Orbitalreiniger ausgebildeten Behälterreinigungsvorrichtungen bekannt ( EP 1 062 049 B1 ; EP 0 560 778 B1 ; DE 10 2004 052 794 B3 ), die dadurch gekennzeichnet sind, dass die an einem jeweiligen Düsenkopf angeordneten Düsen eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen ausführen, wodurch die aus diesen Düsen austretenden Spritzstrahlen durch ihre orbitale Kinematik auf der Innenfläche des zu reinigenden Behälters eine besonders intensive mechanische Reinigungswirkung entfalten. In Abhängigkeit vom Verhältnis der um die beiden Drehachsen realisierten Drehzahlen ergibt sich auf der Innenfläche des Behälters ein typisches, immer wieder in bestimmten Zeitabständen erzeugtes Spritzmuster.
  • Ein derartiges Spritzmuster, das durch die Auftreffbahnen der austretenden Flüssigkeitsstrahlen zustande kommt, zeigen die Figuren 3a und 3b der beigefügten Zeichnungen. In Figur 3b ist das Spritzmuster gezeigt, das eine von vier an dem Düsenkopf angeordnete Düse erzeugt, bis diese Düse dieses Spritzmuster neuerlich durchläuft. Es wird deutlich, dass etwa 11,5 Umdrehungen der Düse um die zweite Drehachse erforderlich sind, bis diese Wiederholung gegeben ist. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Kinematik des Orbitalreinigers vollzieht das den Düsenkopf tragende Düsenkopfgehäuse annähernd die gleiche Anzahl von Umdrehungen um die erste Drehachse. Man erkennt weiterhin, dass die eine der vier Düsen, in Richtung der Längsachse des Behälters gesehen, nur einen Sektor des Behälters bestreicht und nicht etwa, wie man zunächst vermuten könnte, den gesamten Umfang des Behälters. In Figur 3a ist das resultierende Spritzmuster aller vier Düsen dargestellt, bis ein neuerliches Durchlaufen der gleichen Auftreffbahnen stattfindet.
  • Es wird weiterhin aus den Figuren 3a und 3b deutlich, dass die Beschwallungsdichte nicht über die gesamte Wandfläche des Behälters gleichverteilt ist. Die höchste Beschwallungsdichte liegt jeweils im Kopf- und im Bodenbereich des Behälters vor. Daher sind diese Bereiche in besonderer Weise geeignet, um eine Überwachung der Beschwallung durchzuführen.
  • Die Antriebsmittel der drei vorstehend genannten Behälterreinigungsvorrichtungen sind jeweils innerhalb der Vorrichtung angeordnet und werden durch die Strömungsenergie der zuströmenden Reinigungsflüssigkeit angetrieben. Es sind aber auch Lösungen bekannt, bei denen die Drehbewegung des Düsenkopfes um die jeweilige Drehachse durch Antriebsmittel generiert werden, die außerhalb der Behälterreinigungsvorrichtung und auch außerhalb des Behälters angeordnet und durch Fremdenergie (z.B. Elektromotor) angetrieben sind (Tuchenhagen, Firmendruckschrift Reinigungstechnik, Orbitalreiniger, Typ RH19H, Seite 6.3/8, 07/2000).
  • Notwendige Bedingung für einen ordnungsgemäßen Betrieb von Orbitalreinigern der eingangs beschriebenen Art ist zum einen das Vorhandensein der Drehbewegung(en) und zum andern der Durchfluss der Reinigungsflüssigkeit durch die Düse(n). Nur wenn beide Bedingungen erfüllt sind, sind diese Bedingungen auch hinreichend für den ordnungsgemäßen Betrieb des Orbitalreinigers. So kann beispielsweise bei durch Fremdenergie angetriebenen Orbitalreinigern eine Drehung vorliegen, wenn allerdings der notwendige Durchfluss durch die Düse(n) nicht sichergestellt ist, weil beispielsweise der erforderliche Reinigungsmitteldruck nicht gegeben ist oder eine Düse verstopft ist, dann ergibt sich keine hinreichende Beschwallung aller Teilflächen der Wandfläche des Behälters und somit kein hinreichendes Reinigungsergebnis. In diesem Falle würde eine Drehzahlüberwachung der Antriebswelle des Orbitalreinigers diesen unbefriedigenden Zustand nicht anzeigen können.
  • Im anderen Falle, wenn der notwendige Durchfluss durch die Düse(n) sichergestellt ist, aufgrund beispielsweise mechanischer Probleme die notwendige Drehzahl aber nicht erreicht wird oder gar ein Stillstand des Orbitalreinigers vorliegt, kann eine Drehzahlüberwachung auf diesen Missstand hinweisen; weitergehende Rückschlüsse aus diesem Ergebnis mit Blick auf einen planmäßigen Durchfluss sind allerdings nicht möglich.
  • Um das Vorliegen der beiden notwendigen Bedingungen für eine hinreichende Beschwallung der Wandfläche zu detektieren, nämlich erforderlicher Durchfluss durch die Düse bzw. jede der installierten Düsen und gleichzeitige planmäßige Drehung der Düse(n), wurde bereits eine Sensor-Einrichtung vorgeschlagen, die ein Signal generiert, wenn der Flüssigkeitsstrahl eine Membran beaufschlagt, die die Sensor-Einrichtung an einer ausgewählten Teilfläche der Wandfläche im Innenraum des Behälters den ausgebrachten Flüssigkeitsstrahlen darbietet (Firmendruckschrift Alfa Laval, Toftejorg Sanitary Rotacheck, PD 66412 GB1 2003-08 ).
  • Der auf die Membran auftreffende Flüssigkeitsstrahl übt eine Impulskraft aus, die die Membran auslenkt, wodurch ein elektrisches Ausgangssignal für die Überwachung der Beschwallung generiert wird. Es hat sich gezeigt, dass interpretationsfähige, die Beschwallung der ausgewählten Teilfläche sicher kennzeichnende Signale nur gewonnen werden können, wenn die Membran an der erforderlichen Stelle vom Flüssigkeitsstrahl getroffen wird. Angesichts der in den Figuren 3a und 3b dargestellten Spritzmuster wird deutlich, dass diese Anordnung, soll sie zuverlässig funktionieren, sehr genau positioniert werden und diese Positionierung in bestimmten Zeitabständen kontrolliert werden muss, da geringste Verschiebungen oder Verdrehungen des Orbitalreinigers die Membran in eine Lücke des Spritzmusters, die nicht unmittelbar von einem Flüssigkeitsstrahl getroffen wird, verbringen kann. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass das gewonnene Signal auch abhängig ist vom ggf. zeitveränderlichen statischen Druck im Behälter und dass eine Kompensation dieses Druckes nicht immer hinreichend gelingt.
  • Beobachtungen an sog. Leitfähigkeitssonden (konduktive Elektroden), die beispielsweise als Voll- und Leermeldesonden bei der Füllstandsanzeige in Behältern Verwendung finden, haben gezeigt, dass sie im Zuge von Reinigungsprozessen ein die Beschwallung mittels Flüssigkeitsstrahlen anzeigendes analoges Signal generieren, dass dieses Signal aber nicht sicher interpretationsfähig ist. Das zu gewinnende Signal ist u.a. von der Leitfähigkeit des Reinigungsmittels und der jeweiligen Belagbildung durch das im Behälter befindliche Produkt abhängig, und die Elektrode kann nicht unterscheiden, ob die vorliegende und ein Ausgangssignal generierende Benetzung durch eine momentan stattgefundene oder durch eine frühere Beschwallung erfolgte.
  • An sich bekannte Füllstandsgrenzschalter für Flüssigkeiten oder pastöse und anhaftende Medien, die die Stärke eines einer Elektrode anhaftenden Filmes detektieren können, weil die Elektrode ein hochfrequentes Wechselfeld in das Medium einkoppelt und die dielektrischen Eigenschaften des Mediums das eingekoppelte Wechselfeld ändern, sind weniger empfindlich gegen Belagbildung und das gewinnbare Ausgangssignal ist weniger abhängig von der Leitfähigkeit der Reinigungsflüssigkeit, als dies bei konduktiven Elektroden der Fall ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieser Stand der Technik nicht geeignet ist, um die Beschwallung von Wandflächen mittels Flüssigkeitsstrahlen bei Reinigungsprozessen sicher zu detektieren und dass das gewinnbare Ausgangssignal diesbezüglich nicht auswert- und interpretierbar ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und beide Bedingungen, die für einen planmäßigen Betrieb von Orbitalreinigern notwendig sind, überprüfen können.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die Merkmale im Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Nebenanspruchs 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung beinhalten die Unteransprüche.
  • Der entscheidende erfinderische Lösungsgedanke besteht darin, dass die analogen Ausgangssignale eines an sich bekanntes Messverfahren, die bislang im Sinne der Aufgabenstellung nicht digital auswertbar waren, derart verarbeitet werden, dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke des generierten Signals an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes jeweils ein Einschaltpunkt für ein digitales Ausgangssignal für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird. Dieses digitale Ausgangssignal lässt sich dann in einer speicherprogrammierbaren Steuerung im Sinne der Aufgabenstellung verarbeiten, auswerten und interpretieren.
  • Eine erste Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, dass der erste Einschaltpunkt ein digitales erstes Ausgangssignal generiert und gleichzeitig eine erste Überwachungszeit startet, die größer als die Umlaufzeit eines Flüssigkeitsstrahls ist, und dass das digitale erste Ausgangssignal auf Null gesetzt und dadurch eine Fehlermeldung ausgelöst wird, wenn innerhalb der Überwachungszeit nicht wenigstens so viele weitere Einschaltpunkte generiert werden, wie voneinander unabhängige, umlaufende Flüssigkeitsstrahlen vorliegen. Mit einem diesbezüglichen Verfahren kann die Beschwallung durch Orbitalreiniger überwacht werden, bei denen eine oder mehrere Düsen um eine erste Drehachse umlaufen (sog. Zielstrahlreiniger).
  • Eine zweite Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, dass jeder Einschaltpunkt ein digitales zweites Ausgangssignal generiert. Dieses digitale zweite Ausgangssignal wird vorteilhaft als Impuls mit einer zeitlichen Länge ausgebildet, der von einer speicherprogrammierbaren Steuerung verarbeitbar ist. Ein mit diesen Lösungsmitteln arbeitendes Überwachungsverfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einschaltpunkt eine zweite Überbrückungszeit startet, die größer als die Umlaufzeit eines Flüssigkeitsstrahls ist, dass die Anzahl der innerhalb der jeweiligen zweiten Überbrückungszeit festgestellten digitalen zweiten Ausgangssignale gezählt und mit der die ordnungsgemäße Beschwallung der Wandfläche kennzeichnenden Anzahl verglichen wird, und dass in einem bestimmten Überwachungszeitraum bei Überschreiten einer vorgegebenen Differenz der jeweiligen Anzahlen eine Fehlermeldung und/oder ein Steuersignal ausgelöst wird. Mit einem diesbezüglichen Verfahren kann die Beschwallung durch Orbitalreiniger überwacht werden, bei denen eine oder mehrere Düsen um eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen ausführen (Orbitalreiniger vom vorg. zweiten Typ).
  • Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke des Signals und, zeitlich gesehen, nach einem positiven Steigungsmaximum des generierten Signals, an und/oder unterhalb eines zweiten Schwellenwertes jeweils ein Ausschaltpunkt für ein digitales Ausgangssignal für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird. Ein diesbezüglicher weiterer Schaltpunkt eröffnet im Bedarfsfalle eine differenziertere Überwachung des Beschwallungsvorganges und des Reinigungsprozesses.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stützt sich nicht nur auf Schaltpunkte an der aufsteigenden Flanke des generierten Signals ab, sondern es ermöglicht auch eine Auswertung der jeweiligen Beträge dieses Signals. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, dass der jeweilige Betrag des Signals zur Beurteilung der die ausgewählte Teilfläche beschwallenden Reinigungsflüssigkeit herangezogen wird. So kann beispielsweise bei sonst unveränderten Beschwallungsbedingungen eine Veränderung des Betrags des Signals ein Hinweis auf die Art des Reinigungsmittels (gänzlich andere Qualität, anderer Stoffstrom, beispielsweise Übergang von Lauge auf Wasser) oder auf die quantitative Veränderung (Verbrauch oder Verschmutzung; Notwenigkeit einer sog. Aufschärfung) sein. Diese Betragsmessung hat den besonderen Vorzug, dass der Betrag über einen analogen Ausgang der Sonde ausgegeben werden kann, wodurch die eigentliche Signalverarbeitung in der Sonde selbst durchgeführt werden kann und die Sonde ein Resultat in Echtzeit ohne aufwändige Logik liefert.
  • Das generierte Signal setzt sich aus einem durch die Polarisation der Reinigungsflüssigkeit erzeugten kapazitiven Anteil und aus einem durch reine Stromleitung bedingten Anteil zusammen. So wird ein Flüssigkeitsfilm der Reinigungsflüssigkeit für einen erhöhten Ausschlag des Signals aufgrund der Leitungsanteile führen. Je nach Leitfähigkeit der Flüssigkeit kann dieser Effekt genutzt werden, um einmal die Leitfähigkeit der den Sensor treffenden Flüssigkeit grob zu bestimmen, um so etwa einen von Wasser gebildeten Spülstrom von einer Lauge mit sehr viel höherer Leitfähigkeit zu unterscheiden. Auch kann die Viskosität der Reinigungsflüssigkeit anhand des Ablaufverhaltens abgeschätzt werden.
  • Grundsätzlich sind Minima und Maxima des Signals ein Kennzeichen für die Leitfähigkeit und die dielektrischen Eigenschaften der den Sensor treffenden Flüssigkeit. Sattelpunkte im Verlauf des Signals dagegen sprechen für zeitweises Anhaften des Mediums, etwa infolge hoher Viskosität.
  • Typische Messintervalle sind beispielsweise 140 ms oder 70 ms. Wesentlich für die Güte und Auswertbarkeit des Signals ist die Frequenz des hochfrequenten Wechselfeldes. Das Feld wird im Falle einer Ausgestaltung der Erfindung durch ein Kunststoff-Koppelteil des Sensors in das Medium, als den Strom der Reinigungsflüssigkeit eingekoppelt. Dieses Medium wirkt dabei nicht nur als Dielektrikum, sondern zu einem bestimmten Anteil auch als elektrischer Widerstand für die Ionenleitung. Eine bevorzugte Frequenz liegt im Bereich von 100 MHz. Zwar ist bei geringeren Frequenzen, etwa den sonst im kapazitiven Messverfahren üblichen 100 KHz, der messtechnische Aufbau stabiler, jedoch kann ein dünner Flüssigkeitsfilm zu einem "kapazitiven" Kurzschluss führen, wenn dieser Film von einer sehr leitfähigen Flüssigkeit, etwa einer 2%igen Lauge, gebildet ist.
  • Zunächst hätte es bei Einsatz eines kapazitiven Sensors nahe gelegen, das Rohsignal des Sensors zur Auswertung heranzuziehen. Es hat sich jedoch schnell herausgestellt, dass dieses Signal nicht geeignet war, den Beginn und vor allem das Ende der Beschwallung mit der erforderlichen Sicherheit zu bestimmen, da aufgrund des unterschiedlichen Ablaufverhaltens das Signal nicht immer unter eine gewisse Schwelle zurückgeht. So konnte ein definierter Ein- und/oder Ausschaltwert gefunden werden. Überraschend hat die Erfindung sich aber die Auswertung des Änderungsverhaltens des Signals zu nutze gemacht, es wird also die erste Ableitung des Signalverlaufs herangezogen.
  • Die Auswertung der Änderung des Signalverlaufs ermöglicht einen Rückschluss auf die Verhältnisse an der zu überwachenden Teilfläche. Das Signal wird dabei nicht nur von der Art der Reinigungsflüssigkeit, im Sinne dieser Anmeldung ist unter Reinigungsflüssigkeit eine Lauge oder Säure oder Spülwasser oder jede andere Flüssigkeit zu verstehen, beeinflusst, sondern auch von der Verunreinigung, die unmittelbaren Einfluss auf den Leitwert und das Polarisationsverhalten hat, und von der Viskosität, die wiederum unter anderem von der Temperatur abhängt. Diese Einflüsse können über das zeitliche Verhalten der Signaländerung erfasst und interpretiert werden. So ist es sogar möglich, die Tatsache zu erkennen, dass eine Austrittsdüse des Orbitalreinigers verstopft ist. In diesem wird nämlich, sofern der Orbitalreiniger nicht druckgeregelt ist, der Massenstrom aus den verbleibenden, offenen Düsen erhöht. Dies wiederum führt zu einer Intensivierung der Beschwallung und auch zu einem veränderten Ablaufverhalten, das über einen Vergleich des erwarteten Signalverhaltens mit dem Ist-Verhalten als Unregelmäßigkeit und damit Störung erkennbar ist.
  • Die Überwachung wird besonders sicher, wenn, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, die ausgewählte Teilfläche im Bereich höchster Beschwallungsdichte vorgesehen ist.
  • Diese Sicherheit wird darüber hinaus dadurch erhöht, wie dies auch vorgeschlagen wird, dass die auf die im Umfeld der ausgewählten Teilfläche angeordneten Teilflächen auftreffende Reinigungsflüssigkeit wenigstens teilweise der ausgewählten Teilfläche zugeleitet wird. Ein diesbezügliches Sammeln der Reinigungsflüssigkeit aus den Nachbarbereichen der ausgewählten Teilfläche macht das erfindungsgemäße Verfahren weniger empfindlich gegen eine Veränderung der Position des Orbitalreinigers und eine daraus resultierende Verschiebung des Spritzmusters. Hier liegt ein entscheidender Unterschied zu dem bekannten Überwachungsverfahren, bei dem eine durch Impulskräfte beaufschlagte Membran zur Verwendung kommt, da dort eine Flüssigkeitsquerströmung aus den der ausgewählten Teilfläche benachbarten Teilflächen zur wirksamen Beaufschlagung der Membran nicht herangezogen werden kann.
  • Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist gerätetechnisch dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung einen Flansch durchdringt, der die Öffnung des Behälters verschließt, dass in dem Flansch weiterhin die Sensor-Einrichtung Aufnahme findet, die mit ihrer Elektrode den Flansch abgedichtet durchdringt, wobei die Elektrode endseitig in den Innenraum des Behälters hineinragt. Die Elektrode erzeugt in an sich bekannter Weise ein elektrisches Wechselfeld, dessen zeitliche Änderung erfasst wird, wobei letztere zur Erzeugung eines zeitveränderlichen Signals herangezogen wird. Erfindungswesentlich ist in diesem Zusammenhang, dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke des Signals an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes jeweils ein Einschaltpunkt für ein digitales Ausgangssignal für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird.
  • Zur Erzielung einer reproduzierbaren Beschwallung und Filmbildung, die die Sicherheit der Auswertung und Interpretation des Messergebnisses erhöht, wird vorgeschlagen, dass die Elektrode endseitig zunächst einen zylindrischen Teil aufweist, der in einen kegelförmigen übergeht und im Innenraum des Behälters spitz endet. Die Ablaufbedingungen für die Reinigungsflüssigkeit sind dadurch klar definiert, wenngleich u.a. deren Oberflächenspannung und Viskosität die Ablaufbedingungen auch beeinflussen.
  • Ein weiterer Vorschlag sieht vor, dass der zylindrische Teil und der kegelförmige Teil in einem von einer Mantelfläche der Öffnung umfassten Raum gänzlich Aufnahme finden. Dadurch wird der von der Öffnung im Behälter gebildete Raum, der die Form einer flachen zylindrischen Scheibe besitzt und von dem Flansch oberhalb gedeckelt wird, als Sammelraum genutzt, der die in diesem Bereich auftreffenden Flüssigkeitsstrahlen wenigstens teilweise sammelt, seitlich umlenkt und wenigstens teilweise der ausgewählten Teilfläche, in der die Elektrode der Sensor-Einrichtung angeordnet ist, zuführt.
  • Die Interpretation des Messergebnisses wird durch das Herbeiführen von Symmetrien bei der Anordnung der Elektrode und der Zuführleitung und damit zwangsläufig auch des Orbitalreinigers in Bezug auf die Rotationsachse des Flansches verbessert. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, dass die Längsachse der Zuführleitung und die Längsachse der Elektrode den Flansch vorzugsweise achsparallel derart beiderseits seiner Rotationsachse durchdringen, dass die Durchdringungsstellen mit der Rotationsachse fluchten. Durch diese Anordnung ergibt sich bei einem Umlauf des Orbitalreinigers um die erste Drehachse eine symmetrische Beschwallung der Flanschoberfläche und damit auch ein symmetrischer Einzugsbereich im durch die Öffnung im Behälter und durch den Flansch gebildeten Raum. Die Symmetrie ist dabei optimal, wenn, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, die erste Drehachse koaxial zur Längsachse der Zuführleitung verläuft.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 3a zeigt ein Spritzmuster eines bekannten Orbitalreinigers, bei dem vier Düsen eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen ausführen und Figur 3b zeigt unter den Bedingungen, unter denen das Spritzmuster gemäß Figur 3a zustande gekommen ist, das Spritzmuster einer einzigen Düse unter Weglassung der jeweiligen Spritzmuster der übrigen Düsen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den weiteren Figuren der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen
  • Figur 1 in schematischer Darstellung einen Behälter oder Tank mit einer Behälterreinigungsvorrichtung, deren Düsen eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen ausführen, und einer Sensoreinrichtung gemäß der Erfindung, die in einem die Behälterreinigungsvorrichtung über eine Zuführleitung tragenden und gegenüber dem Behälter drehfest abstützenden Flansch angeordnet ist;
  • Figur 2 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt durch die Sensor-Einrichtung und deren benachbarten Bereiche im Bereich einer in Figur 1 mit "Z" gekennzeichneten Einzelheit;
  • Figur 4 eine Draufsicht auf den Orbitalreiniger gemäß Figur 1 aus dem Innenraum des Behälters in Richtung des Flansches und der Sensor-Einrichtung, wobei die zweite Drehachse des Orbitalreinigers, bezogen auf seine Darstellungslage, waagerecht verläuft (Lagewinkel α = 0);
  • Figur 4a eine weitere Draufsicht auf den Orbitalreiniger gemäß Figur 3, wobei dieser nunmehr einen Lagewinkel α = α1 = 45 Grad einnimmt;
  • Figur 4b eine weitere Draufsicht auf den Orbitalreiniger gemäß Figur 3, wobei dieser nunmehr einen Lagewinkel α = α2 = 180 Grad einnimmt;
  • Figur 5a in schematischer Darstellung den mit der erfindungsgemäßen Anordnung generierbaren Signalverlauf eines Orbitalreinigers mit einer einzigen Düse (sog. Zielstrahlreiniger), die um eine erste Drehachse planmäßig umläuft, gemäß einem ersten Überwachungsverfahren;
  • Figur 5b in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 5a mit einer ersten Überwachungszeit generierbare digitale erste Ausgangssignal;
  • Figur 6a in schematischer Darstellung den mit der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Figur 5a generierbaren Signalverlauf, wenn der Umlauf oder die Ausbringung der Reinigungsflüssigkeit gestört ist;
  • Figur 6b in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 6a mit der ersten Überwachungszeit generierbare digitale erste Ausgangssignal;
  • Figur 7a in schematischer Darstellung den mit der erfindungsgemäßen Anordnung generierbaren Signalverlauf eines Orbitalreinigers mit zwei Düsen, die um die erste Drehachse planmäßig umlaufen, wenn die Ausbringung der Reinigungsflüssigkeit aus der ersten Düse gestört ist;
  • Figur 7b in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 7a mit der ersten Überwachungszeit generierbare digitale erste Ausgangssignal;
  • Figur 7c in schematischer Darstellung den mit der erfindungsgemäßen Anordnung generierbaren Signalverlauf eines Orbitalreinigers mit zwei Düsen gemäß Figur 7a, wenn die Ausbringung der Reinigungsflüssigkeit aus der zweiten Düse gestört ist;
  • Figur 7d in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 7c mit der ersten Überwachungszeit generierbare digitale erste Ausgangssignal;
  • Figur 8a in schematischer Darstellung den mit der erfindungsgemäßen Anordnung generierbaren Signalverlauf eines Orbitalreinigers mit vier Düsen, die eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen planmäßig ausführen, gemäß einem zweiten Überwachungsverfahren;
  • Figur 8b in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 8a mit einer zweiten Überwachungszeit generierbare digitale zweite Ausgangssignal;
  • Figur 8c in schematischer Darstellung das aus dem Signalverlauf gemäß Figur 8a mit einer zweiten Überwachungszeit generierbare digitale zweite Ausgangssignal, wenn die Ausbringung der Reinigungsflüssigkeit aus der zweiten Düse gestört ist;
  • Figur 9a in schematischer Darstellung ein mit der erfindungsgemäßen Anordnung generierbares zeitveränderliches Signal mit einem Ein- und einem Ausschaltpunkt auf der aufsteigenden Signalflanke und
  • Figur 9b den Verlauf des Gradienten des Signals gemäß Figur 9a mit einem ersten und einem zweiten Schwellenwert des Gradienten am Ein- bzw. Ausschaltpunkt.
    • WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Behälter oder Tank 1 (Figuren 1 und 2) besitzt vorzugsweise im Zentrum seines Kopfbereichs eine Öffnung 1a (auch als Mannloch bezeichnet), die über einen an der Außenseite des oberen Behälterbodens dichtend angeordneten Flansch 10.1 verschlossen ist, in dem eine ringförmige, umlaufende Dichtungsnut 1c für eine nicht dargestellte Dichtung angeordnet ist. Der Flansch 10.1 wird vorzugsweise außermittig mit einem radialen ersten Versatz a gegenüber seiner Rotationsachse X von einer Zuführleitung 10.2 stoffschlüssig durchdrungen, die zu einem nicht bezeichneten Gehäuse einer Behälterreinigungsvorrichtung 10 führt und dieses drehfest mit dem Behälter 1 verbindet. Auf dem Gehäuse ist ein Düsenkopfgehäuse 10.3 um eine erste Drehachse I drehbar gelagert, wobei im vorliegenden Fall die erste Drehachse I mit der Längsachse der Zuführleitung 10.2 koaxial fluchtet. Vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur ersten Drehachse I erstreckt sich eine zweite Drehachse II, um die ein mit wenigstens einer Düse 4 ausgestatteter, im Düsenkopfgehäuse 10.3 gelagerter Düsenkopf 10.4 umläuft. Im Ausführungsbeispiel sollen vier über den Umfang des Düsenkopfes 10.4 verteilte, vorzugsweise um 90 Grad gegeneinander versetzte Düsen 4.1 bis 4.4 vorgesehen sein.
  • Mit einem radialen zweiten Versatz b gegenüber der Rotationsachse X des Flanschs 10.1 wird letzterer von einer Elektrode 2.1 einer Sensor-Einrichtung 2 mittelbar dichtend durchdrungen, wobei die Abdichtung in einer im Flansch 10.1 vorzugsweise eingeschweißten Einschraubmuffe 3, und zwar in unmittelbarer Nähe zur dem Innenraum des Behälters 1 zugewandten stirnseitigen Fläche des Flansches 10.1, erfolgt. Zur besagten Abdichtung ist keine diskrete Dichtung erforderlich, da die Elektrode 2.1 wenigstens im Abdichtungsbereich aus selbstdichtendem Material, beispielsweise Kunststoff (vorzugsweise PEEK) besteht. Die Elektrode 2.1 ragt endseitig in den Innenraum des Behälters 1 hinein, und sie weist zunächst einen zylindrischen Teil 2.1a auf, der in einen kegelförmigen Teil 2.1b übergeht und im Innenraum des Behälters 1 spitz endet. Dabei ist die Kegelspitze vorzugsweise leicht abgerundet. Im Ausführungsbeispiel finden der zylindrische Teil 2.1a und der kegelförmige Teil 2.1b in einem von einer Mantelfläche 1b der Öffnung 1a umfassten Raum gänzlich Aufnahme.
  • Die Elektrode 2.1 ist oberhalb der Einschweißmuffe 3 mit einer Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungseinrichtung 2.2 verbunden, von der aus die Elektrode 2.1 mit einem elektrische Wechselfeld φ beaufschlagt wird, dessen zeitliche Änderung dφ/dt von der Signalverarbeitungseinrichtung erfasst wird. Die zeitliche Änderung dφ/dt wird zur Erzeugung eines zeitveränderlichen Signals S(t) herangezogen, wobei im Verlauf einer aufsteigenden Flanke F des Signals S(t) (s. Figuren 9a, 9b) an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes (dS/dt)G1 des Gradienten des Signals dS/dt jeweils ein Einschaltpunkt E für ein digitales Ausgangssignal y bzw. y1, y2 für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird.
  • Die Düsen 4.1 bis 4.4 bringen die Flüssigkeitsstrahlen ri einer Reinigungsflüssigkeit R aus (Figur 1), wobei die erste Düse 4.1 die Flüssigkeitsstrahlen r1, die zweite Düse 4.2 die Flüssigkeitsstrahlen r2, die dritte Düse 4.3 die Flüssigkeitsstrahlen r3 und schließlich die vierte Düse 4.4 die Flüssigkeitsstrahlen r4 erzeugen soll. Aus den Figuren 1 und 2 wird weiterhin deutlich, dass die direkte Beschwallung der Elektrode 2.1 in Richtung ihrer Längsachse mit einem signalauslösenden Flüssigkeitsstrahl r* nur in einer dort dargestellten ausgezeichneten Position der Behälterreinigungsvorrichtung 10 und nur mit einer bestimmten einzigen Düse und im Verlauf des Spritzmusters gemäß den Figuren 3a und 3b und nicht mit jeweils allen Düsen 4.1 bis 4.4 möglich ist.
  • Die vorgenannte ausgezeichnete Position einer der jeweils in Frage kommenden Düsen 4.1 bis 4.4 wird erst wieder nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen des mit einer zweiten Drehzahl nII um die zweite Drehachse II umlaufenden Düsenkopfes 10.4 erreicht, wobei gleichzeitig eine überlagerte Drehbewegung des den Düsenkopf 10.4 tragenden Düsenkopfgehäuses 10.3 um die erste Drehachse I, das mit der ersten Drehzahl n, umläuft, vorliegt. Der hierfür notwendige zeitliche Abstand, bis der infrage kommende Flüssigkeitsstrahl r* eine gleiche Auftreffbahn Li beschreibt (Figur 3b), sei mit Tx bezeichnet. Nach beispielsweise ungefähr 11,5 Umdrehungen einer der Düsen 4.1 bis 4.4 ergibt sich das in Figur 3b dargestellte Spritzmuster L1 bis L11/L12, das dann in gleicher Form identisch immer wieder zyklisch durchlaufen wird.
  • In den Figuren 4, 4a und 4b ist gezeigt, wie eine momentane Ausbringungsebene EM der Flüssigkeitsstrahlen ri, die durch die Anordnungsebene der Düsen 4.1 bis 4.4 definiert ist, ihre Position in Abhängigkeit von der Drehung um die erste Drehachse I verändert (Anordnungsebene EM' bei einem Lagewinkel α = α1 = 45 Grad in Figur 4a; Anordnungsebene EM" bei einem Lagewinkel α = α2 = 180 Grad in Figur 4b). Dadurch entsteht auf der Stirnfläche des Flansches 10.1 zwischen der Mantelfläche der Öffnung 1b und dem geometrischen Ort der Kreisbewegung eines Punktes P um die erste Drehachse I (Radius rP des Bewegungskreises des Punktes P) ein sichelförmiger Beschwallungsbereich B, der in den Figuren 4a bis 4b jeweils schraffiert dargestellt ist. Der Punkt P ergibt sich als Durchstoßpunkt der zweiten Drehachse II mit der Anordnungsebene EM). Dieser Beschwallungsbereich B umfasst einen Eingriffswinkel ϕ (Figur 4), der aufgrund des radialen ersten Versatzes a etwas größer als 180 Grad ist und somit nicht den vollen Umfang des Flansches 10.1 überstreicht.
  • Hier wirken sich nun die vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Anordnungsmerkmale vorteilhaft aus. Die im Beschwallungsbereich B (s. Figur 2, Figur 1) auftreffenden Flüssigkeitsstrahlen ri werden teilweise am Flansch 10.1 umgelenkt, da sie den von der Mantelfläche 1b umgrenzten Raum nicht ohne weiteres verlassen können, und gelangen als Querströmung an die Spitze der Elektrode 2.1, wo sie aufgrund deren erfindungsgemäßen Eigenschaft zu signalauslösenden Flüssigkeitsstrahlen r* werden. Der endseitige Teil 2.1a, 2.1b der Elektrode 2.1 bildet im engeren Sinne eine aus einer Vielzahl von Teilflächen wi (w1 bis wn), die in ihrer Summe eine Wandfläche W der Innenseite des Behälters 1 bilden, ausgewählte Teilfläche wi*, über die stellvertretend für die gesamte Wandfläche W die ordnungsgemäße Beschwallung beim Reinigungsprozess überwacht wird.
  • Der von der Mantelfläche 1b der Öffnung 1a gebildete Raum, der obenseits von dem Flansch 10.1 gedeckelt wird, ist einerseits im Bereich höchster Beschwallungsdichte angeordnet (s. auch Figuren 3a, 3b), und er wirkt nach Maßgabe des definierten Beschwallungsbereichs quasi als Sammelraum für die in diesem Bereich auftreffenden Flüssigkeitsstrahlen r i, wobei wenigstens ein Teil davon der ausgewählten Teilfläche wi* zugeleitet wird. Aus diesem Grunde ist die vorgeschlagene Anordnung, im Gegensatz zu Anordnungen nach dem Stand der Technik, mit Blick auf eine sichere Überwachung der Beschwallung nicht zwingend darauf angewiesen, dass die Sensor-Einrichtung vom signalauslösenden Flüssigkeitsstrahl r* unmittelbar aus dem Innenraum des Behälters 1 heraus getroffen wird.
  • Die Überwachung der Beschwallung im Sinne der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung ist für einen Orbitalreiniger, bei dem eine einzige Düse um die erste Drehachse I umläuft (sog. Zielstrahlreiniger), in den Figuren 5a bis 6b dargestellt (erste Variante des Überwachungsverfahrens). Der signalauslösende Flüssigkeitsstrahl r* generiert beispielsweise durch die Düse 4.1 das zeitveränderliche Signal S(t), das über der Zeit t aufgetragen ist (Figur 5a).
  • Im Verlauf einer aufsteigenden Flanke F des Signals S(t) wird an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes (dS/dt)G1 nach Maßgabe der Darstellung in den Figuren 9a und 9b ein Einschaltpunkt E für ein digitales erste Ausgangssignal y1 generiert (Figur 5a). Im Ausführungsbeispiel wird diesbezüglich das digitale erste Ausgangssignal von y1 = 0 auf y1 = 1 gesetzt, was beispielsweise auch bedeuten kann, dass der Schaltausgang von 0V (low Pegel) auf 24 VDC (high Pegel) schaltet (Figur 5b). Gleichzeitig startet der Einschaltpunkt E eine erste Überwachungszeit t*, die größer als die Umlaufzeit T0 eines Flüssigkeitsstrahls ist.
  • Falls die Düse 4.1 keinen signalauslösenden Flüssigkeitsstrahl r* mehr ausbringt, weil sie beispielsweise verstopft ist, der Reinigungsflüssigkeitszufluss an anderer Stelle gestört ist oder kein hinreichender Flüssigkeitsdruck vor der Düse vorliegt, wird demzufolge innerhalb der laufenden ersten Überwachungszeit t* nicht wenigstens ein weiterer Einschaltpunkt E generiert (Figur 6a). In diesem Falle wird das digitale erste Ausgangssignal y1 auf Null gesetzt und eine Fehlermeldung und/oder ein Steuersignal ausgelöst (Figur 6b).
  • Sind weitere um die erste Drehachse I umlaufende Düsen 4.2 und ggf. 4.3 (Figuren 7a bis 7d) vorgesehen, die gegenüber der ersten Düse 4.1 in einem zeitlichen Abstand ΔT1 bzw. ΔT2 umlaufen, wird in adäquater Weise bei der Überwachung verfahren. Hat die erste Düse 4.1 nach Generierung des ersten Einschaltpunktes E keinen Durchfluss (Figur 7a), dann werden, wie dies die erfindungsgemäße Überwachung verlangt, nicht wenigstens so viele weitere Einschaltpunkte E generiert, wie voneinander unabhängige, umlaufende Flüssigkeitsstrahlen ri vorliegen. In diesem Falle wird das digitale erste Ausgangssignal y1 auf Null gesetzt (Figur 7b) mit den sich ergebenden vorg. Konsequenzen. Die ordnungsgemäß arbeitende Düse 4.2 generiert nunmehr nachfolgend einen Einschaltpunkt E und ein digitales erste Ausgangssignal y1, das allerdings wegen des gestörten Durchflusses in der Düse 4.1 nach Ablauf der wiederum laufenden ersten Überwachungszeit t* auf Null gesetzt wird (Figur 7b, rechter Teil).
  • Falls nicht die erste Düse 4.1, sondern die zweite Düse 4.2 im Durchfluss gestört ist, wird auch diese Störung durch Rücksetzen des digitalen ersten Ausgangssignals y1 nach Maßgabe der erfindungsgemäßen Überwachungsvorschrift auf Null gesetzt (Figuren 7c und 7d).
  • Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens, die vorzugsweise für Orbitalreiniger zur Anwendung kommt, bei denen Düsen eine überlagerte räumliche Drehung um zwei Drehachsen I, II ausführen, wie dies in den Figuren 3a und 3b gezeigt ist, zeigen die Figuren 8a bis 8c. Die Generierung des Einschaltpunktes E im Verlauf eines zeitveränderlichen Signals S(t), das durch Auftreffen eines signalauslösenden Flüssigkeitsstrahls r* auf die Elektrode 2.1 in der vorstehend beschriebenen Weise gewonnen wird, erfolgt gleichfalls in der vorstehend beschriebenen Weise.
  • Im Ausführungsbeispiel sollen im Zuge der ersten beiden Umläufe der Düsen 4.1 bis 4.4 mit der Umlaufzeit T0 oder einer anderen den zyklischen Umlauf kennzeichnenden Zeit T0' wegen der Problematik des vorstehend beschriebenen Beschwallungsbereichs B nur die Düsen 4.1 bis 4.3 Flüssigkeitsstrahlen ri detektierbar ausbringen. Die nicht wirksame vierte Düse ist mit (4.4) gekennzeichnet. In den beiden nachfolgenden Umläufen T0 bzw. T0' sei beispielhaft angenommen, dass aufgrund der Gegebenheiten des Spritzmusters Li nunmehr die dritte Düse 4.3 den Beschwallungsbereich B nicht mehr trifft (Figur 8a). Diese ist mit (4.3) gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäß generiert jeder Einschaltpunkt E ein digitales zweites Ausgangssignal y2, das vorzugsweise als Impuls mit einer definierten zeitlichen Länge Δt (Impulsdauer beispielsweise 400 ms) ausgebildet ist, der von einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS verarbeitbar ist (Figur 8b). Gleichzeitig startet jeder Einschaltpunkt E eine zweite Überbrückungszeit T*, die größer als die Umlaufzeit T0 eines Flüssigkeitsstrahls ri oder eine andere dessen zyklischen Umlauf kennzeichnende Zeit T0' ist. Im vorliegenden Falle wird nun für den dargestellten ordnungsgemäßen Betrieb des Orbitalreinigers die Anzahl der innerhalb der jeweiligen zweiten Überbrückungszeit T* festgestellten digitalen zweiten Ausgangssignale y2 gezählt und es wird für eine vorgegebene Überwachungszeit, die sich im vorliegenden Falle aus der gesamten dargestellten Signalfolge (Figur 8a) ergeben soll, die Summe aller dieser Ausgangssignale y2 gebildet. Im Ausführungsbeispiel gewinnt man hierfür die Summe von 35 Impulsen.
  • Nunmehr sei angenommen, dass die zweite Düse 4.2 nach dem ersten Eingangssignal E im Durchfluss gestört sei. Diese Düse ist in Figur 8c mit (4.2) gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße zweite Überwachungsverfahren liefert nunmehr in der entsprechenden Überwachungszeit eine Summe von 17 Impulsen. Nunmehr wird diese Anzahl mit der die ordnungsgemäße Beschwallung der Wandfläche W kennzeichnenden Anzahl (Figur 8b) verglichen. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Differenz der jeweiligen Anzahlen in dem bestimmten Überwachungszeitraum wird eine Fehlermeldung und/oder ein Steuersignal ausgelöst.
  • Damit ist gezeigt, dass das vorgeschlagene zweite Überwachungsverfahren bei sehr komplexer Geometrie die Spritzmusters Li eine deutliche Aussage darüber treffen kann, ob der Orbitalreiniger ordnungsgemäß arbeitet, d.h. ob die planmäßige Drehzahl gegeben ist und ob alle Düsen Flüssigkeitsstrahlen mit dem notwendigen Durchfluss ausbringen. Das vorgeschlagene Auswertungsverfahren des Signalverlaufs gemäß Figur 8a steht lediglich stellvertretend für weitere Zählverfahren und Auswahlkriterien für die vorliegenden digitalen zweiten Ausgangssignale y2 (Impulse).
  • Die Generierung des Einschaltpunktes E für das digitale Ausgangssignal y bzw. y1, y2 für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung im Verlauf eines vereinfacht und schematisch dargestellten zeitveränderlichen analogen Signals S(t) zeigen die Figuren 9a und 9b. Im Verlauf der aufsteigenden Flanke F des Signals S(t) an und/oder oberhalb des ersten Schwellenwertes (dS/dt)G1, der im Verlauf des Gradienten dS/dt des zeitveränderlichen Signals S(t) markiert ist (Figur 9b), wird jeweils dieser Einschaltpunkt E generiert.
  • Im weiteren Verlauf der aufsteigenden Flanke F und, zeitlich gesehen, nach einem positiven Steigungsmaximum g1 des Signals S(t) im Bereich der markierten Punkte 2 und 3, an und/oder unterhalb eines zweiten Schwellenwertes (dS/dt)G2 wird jeweils ein Ausschaltpunkt A für das digitale Ausgangssignal y bzw. y1, y2 für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert, falls dies steuerungstechnisch von Vorteil ist.
  • Darüber hinaus gibt der Betrag der Signalhöhe zwischen dem Ein- und dem Ausschaltpunkt E bzw. A eine Information über die stoffliche Eigenschaft der die ausgewählte Fläche wi* jeweils beschwallenden Reinigungsflüssigkeit R, wobei beispielsweise ein Signal erster Höhe S1 und/oder ein Signal zweiter Höhe S2 zur Verfügung steht.
  • BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN
  • 1 Behälter/Tank
  • 1a Öffnung (Mannloch im Behälterkopf)
  • 1b Mantelfläche der Öffnung
  • 1c Dichtungsnut
  • 10 Behälterreinigungsvorrichtung
  • 10.1 Flansch
  • 10.2 Zuführleitung
  • 10.3 Düsenkopfgehäuse
  • 10.4 Düsenkopf
  • 2 Sensor-Einrichtung
  • 2.1 Elektrode
  • 2.1a zylindrischer Teil
  • 2.1b kegelförmiger Teil
  • 2.2 Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungs-Einrichtung
  • 3 Einschraubmuffe
  • 4 Düse
  • 4.1 erste Düse
  • 4.2 zweite Düse
  • 4.3 dritte Düse
  • 4.4 vierte Düse
  • I erste Drehachse
  • II zweite Drehachse
  • a radialer erster Versatz der Drehachse I
  • b radialer zweiter Versatz der Symmetrieachse der Sensor-Einrichtung
  • g1 positives Steigungsmaximum
  • n, erste Drehzahl (um erste Drehachse I)
  • nII zweite Drehzahl (um zweite Drehachse II)
  • ri Flüssigkeitsstrahl (allgemein)
  • r1 bis rn bestimmte Flüssigkeitsstrahlen, generiert aus Düsen 4.1 bis 4.n
  • r* signalauslösender Flüssigkeitsstrahl
  • rP Radius des Bewegungskreises des Punktes P
  • t Zeit (Zeitachse)
  • t* erste Überwachungszeit
  • Δt Impulsdauer (Ausgangssignal y2
  • wi Teilflächen (allgemein)
  • w1 bis wn alle Teilflächen, bilden in ihrer Summe die Wandfläche W
  • wi* ausgewählte Teilfläche
  • y digitales Ausgangssignal
  • y1 digitales erstes Ausgangssignal
  • y2 digitales zweites Ausgangssignal (Impuls definierter Zeitdauer)
  • α Lagewinkel (Position) des Düsenkopfgehäuses 10.3
  • α1 erster ausgewählter Lagewinkel
  • α2 zweiter ausgewählter Lagewinkel
  • ϕ Eingriffswinkel
  • A Ausschaltpunkt
  • B Beschwallungsbereich
  • E Einschaltpunkt
  • EM momentane Ausbringungsebene der Flüssigkeitsstrahlen ri
  • EM',EM" weitere definierte Ausbringungsebenen der Flüssigkeitsstrahlen ri
  • F aufsteigende Flanke
  • Li Auftreffbahnen der Flüssigkeitsstrahlen ri (allgemein)
  • L1 bis Ln Auftreffbahnen der Flüssigkeitsstrahlen ri von 1 bis n
  • P Durchstoßpunkt (Ausbringungsebene EM/Drehachse II)
  • R Reinigungsflüssigkeit
  • S(t) zeitveränderliches Signal (analog)
  • S1 Betrag des Signals erster Höhe
  • S2 Betrag des Signals zweiter Höhe
  • SPS speicherprogrammierbare Steuerung
  • T0 Umlaufzeit eines Flüssigkeitsstrahls ri
  • T0' andere den zyklischen Umlauf eines Flüssigkeitsstrahls ri kennzeichnende Zeit
  • T* zweite Überwachungszeit
  • Tx zeitlicher Abstand, bis Flüssigkeitsstrahl ri die gleiche Auftreffbahn Li beschreibt
  • ΔT1 zeitlicher Abstand zweier umlaufender Flüssigkeitsstrahlen r1, r2
  • ΔT2 zeitlicher Abstand zweier umlaufender Flüssigkeitsstrahlen r1, r3
  • W Wandfläche
  • X Rotationsachse des Mannlochs 1a/des Flanschs 10.1
  • dS/dt Gradient des Signals S(t); zeitliche Änderung des Signals S(t)
  • (dS/dt)G1 erster Schwellenwert des Gradienten am Einschaltpunkt E
  • (dS/dt)G2 zweiter Schwellenwert des Gradienten am Ausschaltpunkt A
  • φ Wechselfeld
  • dφ/dt zeitliche Änderung des Wechselfeldes

Claims (20)

  1. Verfahren zur Überwachung der Beschwallung von Wandflächen (W) mittels Flüssigkeitsstrahlen (ri) bei Reinigungsprozessen, insbesondere bei der Innenreinigung von Behältern oder Tanks (1), bei dem wenigstens ein Flüssigkeitsstrahl (rj) in einem definierten zeitlichen Abstand (Tx) jede einzelne Teilfläche (wi) der zu reinigenden Wandfläche (W) mit einer Reinigungsflüssigkeit (R) zyklisch beschwallt und bei dem an einer ausgewählten Teilfläche (wi*) ein die Beschwallung mit Reinigungsflüssigkeit (R) kennzeichnendes zeitveränderliches Signal (S(t)) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die ausgewählte Teilfläche (wi*) auftreffende Reinigungsflüssigkeit (R) dort einem hochfrequenten elektrischen Wechselfeld (Φ) unterworfen wird und Moleküle der Reinigungsflüssigkeit (R) dadurch eine Polarisation erfahren, im Zuge der Polarisation die zeitliche Änderung des elektrischen Wechselfeldes (dΦ/dt) erfasst und dadurch das Signal (S(t)) generiert wird, die zeitliche Änderung des Signals (dS/dt) zur Überwachung der Beschwallung an der ausgewählten Teilfläche (wi*) herangezogen wird, und dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke (F) des Signals S(t) an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes ((dS/dt)G1) jeweils ein Einschaltpunkt (E) für ein digitales Ausgangssignal (y; y1, y2) für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hochfrequente Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 80 MHz und 200 MHz, bevorzugt zwischen 90 MHz und 140 MHz betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz zwischen 100 MHz und 110 MHz liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktzeit, zu der das Signal (S(t)) zur Auswertung über den Sensor aufgenommen wird, weniger als 100 ms, insbesondere zwischen 50ms und 80 ms beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktzeit 70 ms beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung des Signals (S(t)) ein durch Polarisation entstehender kapazitiver Anteil des Messsignals und ein durch Ionenleitung durch die Reinigungsflüssigkeit (R) entstehender Anteil bestimmt wird, wobei die Aufteilung des Signals (S(t)) auf die Anteile über die Bestimmung der Veränderungsgeschwindigkeit des Signals (S(t)) erfolgt und eine schnelle Veränderung des Messsignals einer verstärkten Ionenleitung zugerechnet wird, um so stark leitende Medien von weniger stark leitenden Medien mit ähnlichen dielektrischen Eigenschaften zu unterscheiden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Reinigungsflüssigkeit (R) anhand der Änderungsgeschwindigkeit des Signals (S(t)) bestimmt wird, wobei eine geringere Geschwindigkeit des abklingenden Signals als Indikator für eine Reinigungsflüssigkeit mit höherer Viskosität angesehen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Teilfläche (wi*) im Bereich höchster Beschwallungsdichte vorgesehen ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die im Umfeld der ausgewählten Teilfläche (wi*) angeordneten Teilflächen (wi) auftreffende Reinigungsflüssigkeit (R) wenigstens teilweise der ausgewählten Teilfläche (wi*) zugeleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke (F) des Signals S(t) und, zeitlich gesehen, nach einem positiven Steigungsmaximum (g1) des Signals S(t), an und/oder unterhalb eines zweiten Schwellenwertes ((dS/dt)G2) jeweils ein Ausschaltpunkt (A) für ein digitales Ausgangssignal (y; y1, y2) für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einschaltpunkt (E) das digitale Ausgangssignal (y1) generiert und gleichzeitig eine erste Überwachungszeit (t*) startet, die größer als die Umlaufzeit (T0) eines Flüssigkeitsstrahls (ri) ist, und dass das digitale erste Ausgangssignal (y1) auf Null gesetzt und dadurch eine Fehlermeldung und/oder ein Steuersignal ausgelöst wird, wenn innerhalb der Überwachungszeit (t*) nicht wenigstens so viele weitere Einschaltpunkte (E) generiert werden, wie voneinander unabhängige, umlaufende Flüssigkeitsstrahlen (ri) vorliegen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einschaltpunkt (E) das digitale zweite Ausgangssignal (y2) generiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale zweite Ausgangssignal (y2) als Impuls mit einer definierten zeitlichen Länge (Δt) ausgebildet ist, der von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verarbeitbar ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einschaltpunkt (E) eine zweite Überbrückungszeit (T*) startet, die größer als die Umlaufzeit (T0) eines Flüssigkeitsstrahls (ri) oder eine andere dessen zyklischen Umlauf kennzeichnende Zeit (T0') ist, dass die Anzahl der innerhalb der jeweiligen zweiten Überbrückungszeit (T*) festgestellten digitalen zweiten Ausgangssignale (y2) gezählt und mit der die ordnungsgemäße Beschwallung der Wandfläche (W) kennzeichnenden Anzahl verglichen wird, und dass in einem bestimmten Überwachungszeitraum bei Überschreiten einer vorgegebenen Differenz der jeweiligen Anzahlen eine Fehlermeldung ausgelöst wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Betrag (S1; S2) des Signals S(t) zur Beurteilung der die ausgewählte Fläche (wi*) beschwallenden Reinigungsflüssigkeit (R) herangezogen wird.
  16. Anordnung zur Überwachung der Beschwallung der Innenflächen von Behältern oder Tanks (1) mit Reinigungsflüssigkeit (R) mittels einer Behälterreinigungsvorrichtung (10), die in eine Öffnung (1a) des Behälters (1) eingeführt ist, deren Gehäuse über eine Zuführleitung (10.2) mit dem Behälter (1) drehfest verbunden ist und die wenigstens eine um wenigstens eine Drehachse (I; II) umlaufende Düse (4) zur Ausbringung der Reinigungsflüssigkeit (R) aufweist, wobei die Drehbewegung um die jeweilige Drehachse (I, II) mit Antriebsmitteln generiert wird, die innerhalb, an oder außerhalb der Behälterreinigungsvorrichtung (10) angeordnet und durch die Strömungsenergie der der Behälterreinigungsvorrichtung (10) zuströmenden Reinigungsflüssigkeit (R) oder durch Fremdenergie angetrieben sind, und mit einer im Wandbereich des Behälters (1) in dessen Innenraum eingreifenden Sensor-Einrichtung (2), die an ihrer Anordnungsstelle ein die Beschwallung mit der Reinigungsflüssigkeit (R) kennzeichnendes zeitveränderliches Signal (S(t)) erzeugt), dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (10.2) einen Flansch (10.1) durchdringt, der die Öffnung (1a) des Behälters (1) verschließt, dass in dem Flansch (10.1) weiterhin die Sensor-Einrichtung (2) Aufnahme findet, die mit ihrer Elektrode (2.1) den Flansch (10.1) abgedichtet durchdringt, wobei die Elektrode (2.1) endseitig in den Innenraum des Behälters (1) hineinragt, und dass die Elektrode (2.1) ein elektrisches Wechselfeld (Φ) erzeugt, dessen zeitliche Änderung (dΦ/dt) erfasst wird, wobei letztere zur Erzeugung eines zeitveränderlichen Signals S(t) herangezogen wird, und dass im Verlauf einer aufsteigenden Flanke (F) des Signals S(t) an und/oder oberhalb eines ersten Schwellenwertes ((dS/dt)G1) jeweils ein Einschaltpunkt (E) für ein digitales Ausgangssignal (y; y1, y2) für die Steuerung der Überwachung der Beschwallung generiert wird.
  17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (2.1) endseitig zunächst einen zylindrischen Teil (2.1 a) aufweist, der in einen kegelförmigen Teil (2.1b) übergeht und im Innenraum des Behälters (1) spitz endet.
  18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Zuführleitung (10.2) und die Längsachse der Elektrode (2.1) den Flansch (10.1) derart beiderseits seiner Rotationsachse (X) achsparallel durchdringen, dass die Durchdringungsstellen mit der Rotationsachse (X) fluchten.
  19. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teil (2.1a) und der kegelförmige Teil (2.1b) in einem von einer Mantelfläche (1b) der Öffnung (1a) umfassten Raum gänzlich Aufnahme finden.
  20. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (I) koaxial zur Längsachse der Zuführleitung (10.2) verläuft.
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