EP2443346A2 - Pumpen und armaturen mit sensoren - Google Patents

Pumpen und armaturen mit sensoren

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Publication number
EP2443346A2
EP2443346A2 EP10722958A EP10722958A EP2443346A2 EP 2443346 A2 EP2443346 A2 EP 2443346A2 EP 10722958 A EP10722958 A EP 10722958A EP 10722958 A EP10722958 A EP 10722958A EP 2443346 A2 EP2443346 A2 EP 2443346A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
sensor
fluid
evaluation unit
deposit formation
Prior art date
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Granted
Application number
EP10722958A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2443346B1 (de
Inventor
Franz Bosbach
Ulrich Stecker
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.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB AG
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Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
Publication of EP2443346A2 publication Critical patent/EP2443346A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2443346B1 publication Critical patent/EP2443346B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids

Definitions

  • the invention relates to a component for flow-guiding systems, wherein the component is influenced by a fluid located within the fluid-carrying system and the component is designed as a power and / or working machine or as a valve and a sensor is placed in the component. Furthermore, the invention relates to a method for detecting deposits on walls of such components.
  • Pumps are designed as units with differently coupled drive motors, as compact motor pump units or other known types.
  • the components are integrated into flow-leading systems.
  • This may be a piping system of larger plants, such as chemical or biotechnological production plants or power plants, act.
  • the fluids may be liquid or gaseous, wherein the liquids or gases may also be mixed with solid particles.
  • the invention is preferably used in liquids, wherein the application of the invention is particularly suitable for aqueous solutions.
  • An influence of the fluid through the component can be done in different ways.
  • the fluid can, as is the case for example with a centrifugal pump, be supplied by the component energy.
  • the fluid is first accelerated by the impeller of the pump.
  • the added kinetic energy is then converted into pressure energy.
  • the fluid can also be influenced by the component in terms of its volume flow or its flow velocity. This happens, for example, in an embodiment of the component as a valve. By varying the position of the shut-off of the valve, the flow cross-section is changed, the fluid must pass. This allows the volume flow to be regulated.
  • Such components are often provided with sensors which determine states or specific material properties of the fluid.
  • So pumps can be equipped with a pressure sensor.
  • Sensors are also used in valves.
  • DE 197 25 376 A1 describes a strand regulating fitting for regulating volume flows.
  • a sensor is integrated in a flow housing. The sensor is connected to an evaluation unit.
  • the coverings may be either inorganic or organic.
  • inorganic deposits are carbonates, oxides or hydroxides, which precipitate as scale, rust or staining on the walls of the component.
  • the most important organic deposits are biofilms.
  • the vegetation is caused by biomass and impurities trapped in the biomass.
  • Bacteria, fungi, yeasts, diatoms and protozoa are just a few organisms that cause the buildup of biomass. If the biofouling caused by these organisms is not controlled, it interferes with process operations and adversely affects product quality.
  • strict purity levels must be adhered to, since contamination with bacteria or metabolic products of microorganisms in the consumer can lead to health problems.
  • the components on which deposits form can be made of different materials, such as stainless steel, gray cast iron, ceramic or plastic.
  • the surface structure influences the formation of deposits, with macroscopically rough surfaces generally offering a better attack surface than smooth surfaces.
  • the flow velocity also influences the formation of deposits. This is how biobags are produced preferentially in areas with a slow flow.
  • the object of the present invention is to provide a component with a sensor which influences a fluid contained within a flow-carrying system and at the same time records and quantitatively evaluates the deposit formation. It is another object of the invention to develop a method for the detection of deposits on walls of such components. This object is achieved in that the sensor comprises at least one transmitter and at least one receiver, wherein the transmitter generates acoustic waves on the surface of the sensor and the receiver perceives these acoustic waves and the sensor generates signals for an evaluation that by comparison determined with reference data, the degree of deposit formation in the component.
  • the surface of the sensor preferably consists of a piezoelectric substrate on which comb electrodes are applied as transmitter and receiver.
  • a comb electrode forms a first interdigital transducer (IDT), the so-called transmitter-interdigital transducer (transmitter-IDT), which generates a surface wave on the piezoelectric substrate.
  • the second comb electrode forms a second interdigital transducer, the so-called receiver-interdigital transducer (receiver-IDT). After passing through a certain measuring distance, the surface waves generated by the transmitter are perceived by the receiver.
  • the substrate may be made of any piezoelectric suitable for wave excitation.
  • electroacoustic waves are excited due to the piezoelectricity of the substrate.
  • a wave excited by the transmitter IDT travels along the surface of the substrate and generates in the receiver IDT a high frequency AC voltage that is electronically evaluated.
  • the formation of a deposit on the surface of the sensor affects the propagation velocity of the waves.
  • the degree of deposit formation can be determined in different ways. For example, conclusions can be drawn on the degree of deposit formation from phase and / or amplitude displacement of the waves. In this case, the phase shift is determined in measurements with a fixed frequency. Depending on the base layer, the system has a natural frequency. This shifts when the base layer is changed, whereby the frequency shift is detected. By shifting the resonance frequency, it is thus possible to draw conclusions about the mass of surface on the sensor surface
  • the determination of the degree of deposit formation is a comparison of the measured data with reference data.
  • data are used as a reference for a coating-free sensor surface.
  • the process conditions correspond to the conditions in the reference measurement which are also present when carrying out the measurement of deposit formation
  • the sensor is preferably formed as a compact unit It has proven to be favorable to provide a wall of the component with a hole into which the sensor is inserted accurately fit In some cases, it proves to be particularly favorable if the sensor flush in the Thus, it can be integrated into pumps or valves without disturbing the flow characteristics of the component. In this case, the sensor is tangentially impinged on. This arrangement is particularly suitable for coatings which are preferably formed at high flow velocities
  • the sensor may also be advantageous to arrange the sensor backward relative to the current-carrying wall of the component. This creates a cavity in front of the sensor in which the fluid flows more slowly. In the cavity, an eddy current is formed, which causes the sensor surface to be flowed at different angles. These factors may require the formation of a deposit, which applies in particular to biobelage. With such an arrangement, the sensor is located at a dirty point of the component. Thus, the formation of deposits in the component can be detected early and corresponding countermeasures can be initiated
  • the degree of deposit formation can be given, for example, as the mass of the covering layer which forms on the sensor. As the formation of deposits progresses, the height of the covering layer also increases. It is also conceivable that the structure of the covering changes as the formation of the covering layer progresses and becomes increasingly more compact. In this case, the physical size of the density of the coating layer would be a measure of the degree of deposit formation.
  • the sensor generates signals and forwards them to an evaluation unit.
  • the evaluation unit detects the signals of the sensor and determines the degree of deposit formation via an algorithm.
  • the signals which the sensor forwards to the evaluation unit flow into the algorithm as measurement signals.
  • the algorithm uses reference data to establish a relationship between the sensor data and the degree of deposit formation.
  • the evaluation unit can also be integrated in the sensor, for example in the form of a processor.
  • a signal is emitted by the evaluation unit when a limit value which corresponds to a certain degree of deposit formation is exceeded. It proves to be particularly advantageous if this signal leads to the triggering of a process that causes a cleaning of the walls.
  • the processing of the sensor signal and / or the triggering of the cleaning process can be carried out by means of a process control system.
  • the production cycle as long as possible and the cleaning cycle can be driven as short as necessary, without causing a deterioration of the product quality.
  • the operators of the production facilities no longer need to rely on empirical values, but have reliable measurement data that are recorded continuously.
  • the cleaning process is initiated when a certain degree of deposit formation has been exceeded. This prevents the cleaning process neither too late is initiated too early. On the one hand, this protects the product quality from being negatively influenced by an overly advanced deposit formation. On the other hand, production time is prevented from being lost.
  • the coating recedes continuously due to the use of cleaning agents.
  • the remaining mass of coating is continuously recorded.
  • the cleaning process is carried out until the coating is completely removed, or falls below a predetermined limit.
  • the cleaning agent is rinsed out of the process with a rinsing fluid, for example a rinsing liquid.
  • the inventive component prevents the cleaning process or the rinsing process from being carried out unnecessarily long. Thus, a waste of detergent, flushing fluid and production time is avoided. Conversely, it is ensured that the cleaning process is terminated only when the pipes are largely free of coating. This ensures a high product quality.
  • Changes in the physical boundary conditions at the sensor surface affect the propagation velocity of the surface waves. Therefore, it is also possible with the component according to the invention to detect the type of fluid flowing past the sensor. Thus, it can be determined with the sensor, for example, whether a necessary for the production process fluid, a cleaning agent or a flushing fluid flows through the component.
  • a cleaning agent is added to the process, which reaches the sensor only after a certain dead time.
  • the dead time is the greater the longer the flow paths that must be traveled from the point of introduction of the cleaning agent to the sensor. Since the sensor can detect a change in the type of fluid flowing past its surface, the method according to the invention can be used to determine the time from which the cleaning agent arrives at the sensor. After the end of the cleaning process, the component is rinsed, whereby the cleaning agent is removed from the component. Only after a certain dead time, the cleaning agent present in the lines is again completely rinsed out of the component. After the rinsing process, the fluids necessary for the production process are supplied again. With the sensor, the time can be detected, from which the flushing fluid has been completely removed from the component. This avoids that the product is contaminated by residual amounts of flushing fluid.
  • a particular advantage of the invention is that the sensor can be used not only for determining the formation of deposits in the component, but at the same time for determining the viscosity or the temperature of the fluid.
  • the propagation velocity of the surface waves depends on the viscosity and the temperature of the fluid. According to the invention, it is thus a component that combines several measuring methods integratively.
  • the component contains at least one further sensor.
  • This sensor determines state variables of the fluid that can influence the pad measurements.
  • the viscosity or the temperature of the fluid can influence the measurements of the degree of deposit formation.
  • different measuring methods can be used for the additional sensors.
  • it may be a temperature-dependent resistor or a thermocouple.
  • the additional sensors also pass their signals to the evaluation unit.
  • the evaluation unit calculates the influence on the measurements of the degree of deposit formation by fluctuations within the state variables of the fluid. By means of a data comparison, the first sensor can thus be calibrated with respect to the lining measurement.
  • Fig. 4 A diagram showing the change between production, cleaning and rinsing cycles.
  • a component 1 for flow-leading systems, wherein with the component 1, a fluid located within the fluid-carrying system is influenced.
  • the component 1 is designed as a centrifugal pump.
  • the promotion of the fluid takes place with an impeller 10 which is mounted on a drive shaft 11.
  • the fluid enters the pump 1 through the suction nozzle 12 arranged in the rotation axis and is accelerated by the rotating impeller 10.
  • the flow-guiding system can be, for example, a piping system in which the component 1 is installed.
  • a sensor 3 is integrated in a wall 2 of the component 1.
  • the surface 4 of the sensor 3 is in contact with the fluid.
  • a connecting means 5 is fixed, via which the sensor 3 is in communication with an evaluation unit 6.
  • the connecting means 5 may be formed as plug-in, screw, or an otherwise conventional connection means for producing electrical connections.
  • the power supply of the sensor 3 can be done via the connecting means 5.
  • the sensor 3 projects with its surface 4 in the Pressure-side Radforceraum of the component 1
  • the sensor 3 detects deposits that form on its surface 4
  • At least a portion of the surface 4 of the sensor 3 is formed as a piezoelectric substrate 7 on the piezoelectric substrate 7, a transmitter 8 and a receiver 9 are arranged It involves two designed as interdigital transducer comb electrodes on a fixed frequency set oscillator generates an electrical alternating signal with constant amplitude It has proved to be advantageous if the oscillator is part of the sensor 3 and is arranged in Se ⁇ sorkorper About the transmitter 8, a surface wave in the piezoelectric material 7 is generated After passing through a measuring section the acoustic signal is converted via the receiver 9 into an electrical alternating current signal. A deposit formation leads to a change in the propagation velocity and the amplitude of the surface wave. The resulting phase change of the signal compared to the coating-free measurement is determined by the evaluation unit 6 is recorded
  • FIG. 3 shows another component 1 according to the invention.
  • the component 1 is a valve which influences a fluid contained within a flow-carrying system. Through the component 1, the flow rate of the fluid can be regulated by means of an actuator 15, here as a handwheel When the shut-off body changes position, the flow cross-section in the component 1 is changed.
  • the component 1 can be, for example, a valve, a slide, a tap or a flap.
  • the component 1 is part of a current-carrying system
  • a current-carrying system For example, be a piping system of a larger system, such as a chemical production plant, a biotechnological production plant or a power plant with the component 1, the fluid contained within the stromungsbowenden system is influenced by the volume flow or the flow rate
  • the sensor 3 is installed in a wall 2 of the component 1.
  • the current-carrying wall 2 has on the wall Outside via a material accumulation 16
  • An opening 17 is introduced into the material accumulation 16.
  • the sensor 3 is recessed to form an interior 18.
  • the interior 18 is located within the material accumulation 16.
  • the opening 17 is a simple bore within the material accumulation Due to the recessed arrangement of the sensor surface 4, a secondary vortex is formed inside the interior 18.
  • the surface 4 of the sensor 3 is at least partially composed of a piezoelectric substrate 7.
  • a transmitter 8 and a receiver 9 are positioned on the piezoelectric substrate 7 an output of the sensor 3, a connecting means 5 is connected, which is in communication with an evaluation unit 6
  • the connecting means 5 may be formed as a plug, screw, or an otherwise conventional connection means for making electrical connections Alternatively to a fixed connection means, a transmission of Signals are transmitted by radio
  • the evaluation unit 6 can be supplied by an external voltage source and / or have an integrated voltage source. These can be accumulators, batteries, power units, thermoelectric generators, solar cells or the like.
  • the sensor 3 detects, in the manner already described , Covering on its surface 4
  • FIG. 4 shows a diagram in which the paving composition on the sensor surface 4 and the concentrations of production, cleaning and rinsing fluid are plotted as a function of time.
  • the production process begins at the instant t.
  • the fluid for example a liquid, flows to the sensor 3. with a constant product concentration over The product concentration is shown as a solid line 19
  • the line 19, representing the product concentration, is compared with the line 20, to show the coating mass, executed thinner From a time ti, a deposit begins on the Sensor surface 4 build.
  • time t 2 is above a specific, labeled on the left ordinate with a value "1", the limit value of lining material, a cleaning fluid such as a cleaning liquid, optionally in the process.
  • the cleaning fluid reaches the sensor 3 only at the time t 3.
  • the time span t 3 -t 2 is the dead time which the cleaning fluid needs to reach from its point of introduction to the sensor 3.
  • the concentration of cleaning fluid is shown as a dashed line 21 shown.
  • the concentration of production fluid from. the lining material initially increases and reaches at the time L t maximum. from then on, the lining material is mined. from time t 5 to the production fluid completely displaced by the cleaning fluid. the cleaning fluid has its maximum concentration reached, the level of pavement continues to decrease until time t 6 At t 6 , flushing fluid is passed into the process.
  • the concentration of flushing fluid is shown as line 22, which consists of a sequence of one stroke and two points.
  • the flushing fluid reaches the sensor 3 only at the time t 7 .
  • the time period t 7 -t 6 is a dead time which requires the flushing fluid to cover the path from the point of introduction to the sensor 3.
  • the concentration of flushing fluid at the sensor 3 increases.
  • the concentration of cleaning fluid decreases.
  • the concentration of flushing fluid reached its maximum while the cleaning fluid was completely displaced. In order to ensure that no cleaning fluid is left in the process, the flushing process continues even after the cleaning fluid has dropped to a zero concentration, thus providing a temporal safety margin. Then the process is switched back to production fluid.
  • the production fluid obtained at the time t 9 the sensor 3.
  • the concentration of production fluid increases up to the time tio, while the concentration of flushing fluid decreases. From time tio on the sensor 3, the flushing fluid is completely displaced from the production fluid.
  • the sensor 3 detects the mass of coating on its surface 4. As already stated, the sensor 3 can continue to detect whether production, cleaning or rinsing fluid flows past it.

Landscapes

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) für strömungsführende Systeme, wobei mit dem Bauteil (1) ein innerhalb des strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst wird. Das Bauteil (1) ist als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine oder als Armatur ausgebildet. Im Bauteils (1) ist ein Sensor (3) platziert. Der Sensor (3) umfasst einen Sender (8) und einen Empfänger (9). Der Sender (8) erzeugt akustische Wellen auf der Oberfläche (4) des Sensors (3). Der Empfänger (9) nimmt diese akustischen Wellen auf. Der Sensor (3) leitet seine Signale an eine Auswerteeinheit (6) weiter. Durch einen Vergleich mit Referenzdaten ermittelt die Auswerteeinheit (6) den Grad einer Belagbildung im Bauteil (1).

Description

KSB Aktiengesellschaft 67227 Frankenthal
Beschreibung
Pumpen und Armaturen mit Sensoren
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für strömungsführende Systeme, wobei mit dem Bauteil ein innerhalb des strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst wird und das Bauteil als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine oder als Armatur ausgebildet ist und ein Sensor im Bauteil platziert ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion von Belägen auf wänden von solchen Bauteilen.
Solche Bauteile finden in strömungsführenden Systemen als Pumpen, Turbinen und/oder Armaturen Verwendung. Pumpen sind dabei als Aggregate mit unterschiedlich angekoppelten Antriebsmotoren, als kompakte Motorpumpenaggregate oder als andere bekannte Bauformen ausgebildet.
Die Bauteile sind in strömungsführende Systeme integriert. Dabei kann es sich um ein Rohrleitungssystem von größeren Anlagen, beispielsweise von chemischen- oder biotechnologischen Produktionsanlagen oder von Kraftwerken, handeln.
Die Fluide können flüssig oder gasförmig vorliegen, wobei die Flüssigkeiten oder Gase auch mit Feststoffpartikeln versetzt sein können. Die Erfindung kommt vorzugsweise bei Flüssigkeiten zum Einsatz, wobei sich die Anwendung der Erfindung insbesondere bei wässrigen Lösungen eignet. Eine Beeinflussung des Fluids durch das Bauteil kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Dem Fluid kann, wie dies beispielsweise bei einer Kreiselpumpe der Fall ist, vom dem Bauteil Energie zugeführt werden. Dabei wird das Fluid zunächst vom Laufrad der Pumpe beschleunigt. Die zugeführte kinetische Energie wird dann in Druckenergie umgewandelt. Das Fluid kann auch in seinem Volumenstrom oder seiner Strömungsgeschwindigkeit von dem Bauteil beeinflusst werden. Dies geschieht beispielsweise bei einer Ausführung des Bauteils als Armatur. Durch Variation der Stellung des Absperrkörpers der Armatur wird der Strömungsquerschnitt verändert, den das Fluid passieren muss. Dadurch kann der Volumenstrom reguliert werden.
Solche Bauteile sind häufig mit Sensoren versehen, welche Zustände oder spezifische Stoffeigenschaften des Fluids ermitteln. So können Pumpen mit einem Drucksensor ausgestattet sein. Auch in Armaturen kommen Sensoren zum Einsatz. In der DE 197 25 376 A1 wird beispielsweise eine Strangregulierarmatur zur Einregulierung von Volumenströmen beschrieben Zur Erfassung des Volumenstroms ist ein Sensor in ein Strömungsgehäuse integriert. Der Sensor ist mit einer Auswerteeinheit verbunden.
Bei der Durchströmung von Pumpen oder Armaturen mit Fluiden kann es zur Bildung von Belägen kommen, die in vielen Fällen ein ernsthaftes wirtschaftliches und technisches Problem darstellen. Beispielsweise können sich in Belägen Keime bilden, welche die Produktqualität verschlechtern. Weiterhin führen Beläge zur Beeinflussung der Strömungscharakteristik. Zudem kommt es zu einem Anstieg des Druckverlustes. Bei kleinen Strömungsquerschnitten können sogar Verstopfungen auftreten. Auch Schäden am Werkstoff können durch Beläge hervorgerufen werden.
Bei den Belägen kann es sich entweder um anorganische oder organische Stoffe handeln. Wichtige Beispiele für anorganische Beläge sind Carbonate, Oxide oder Hydroxide, die sich als Kesselstein, Rost oder Verockerung auf den Wänden des Bauteils niederschlagen.
Die wichtigsten organischen Beläge sind Biofilme. Im Bereich der Hygienetechnik, beispielsweise bei der Herstellung von Lebensmitteln und Pharmazeutika oder in der Biotechnologie können sie zu erheblichen Problemen führen. Der Bewuchs wird durch Biomasse und Verunreinigungen, die in der Biomasse eingeschlossen sind, verursacht. Bakterien, Pilze, Hefen, Kieselalgen und Einzeller sind nur einige Organismen, die den Aufbau von Biomasse verursachen. Wenn der durch diese Organismen verursachte Biobewuchs nicht kontrolliert wird, stört er Prozessvorgänge und beeinflusst die Produktqualität negativ. Bei der Herstellung von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten müssen strenge Reinheitsgrade eingehalten werden, da Verunreinigungen mit Bakterien, bzw. Stoffwechselprodukten von Mikroorganismen beim Verbraucher zu gesundheitlichen Schäden führen können.
Die Bauteile, auf denen sich Beläge bilden, können aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Edelstahl, Grauguss, Keramik oder Kunststoff, gefertigt sein. Dabei beeinflusst die Oberflächenstruktur die Belagbildung, wobei makroskopisch raue Oberflächen allgemein eine bessere Angriffsfläche bieten als glatte Oberflächen.
Auch die Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst die Bildung von Belägen. So entstehen Biobeläge bevorzugt in Bereichen mit einer langsamen Strömung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauteil mit Sensor zur Verfügung zu stellen, das ein innerhalb eines strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst und gleichzeitig die Belagbildung kontinuierlich erfasst und quantitativ auswertet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Detektion von Belägen auf wänden von solchen Bauteilen zu entwickeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger umfasst, wobei der Sender akustische Wellen auf der Oberfläche des Sensors erzeugt und der Empfänger diese akustischen Wellen wahrnimmt und der Sensor Signale für eine Auswerteeinheit erzeugt, die durch einen Vergleich mit Referenzdaten den Grad einer Belagbildung im Bauteil ermittelt.
Die Oberfläche des Sensors besteht vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Substrat auf dem als Sender und Empfänger Kammelektroden aufgebracht sind. Eine Kammelektrode bildet einen ersten Interdigitalwandler (IDT = interdigital transducer), den sogenannten Sender-Interdigitalwandler (Sender-IDT), der auf dem piezoelektrischen Substrat eine Oberflächenwelle erzeugt. Die zweite Kammelektrode bildet einen zweiten Interdigitalwandler, den sogenannten Empfänger-Interdigitalwandler (Empfänger-IDT). Nach dem Durchlaufen einer gewissen Messstrecke werden die vom Sender erzeugten Oberflächenwellen vom Empfänger wahrgenommen.
Das Substrat kann aus einem beliebigen Piezoelektrikum bestehen, das zur Anregung von Wellen geeignet ist. Durch das Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung an den Sender-IDT werden aufgrund der Piezoelektrizität des Substrats elektroakustische Wellen angeregt. Eine von dem Sender-IDT angeregte Welle läuft entlang der Oberfläche des Substrats und generiert im Empfänger-IDT eine hochfrequente Wechselspannung, die elektronisch ausgewertet wird.
Die Bildung eines Belags auf der Oberfläche des Sensors beeinflusst die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen. Der Grad der Belagbildung kann auf unterschiedliche Weisen ermittelt werden. Beispielsweise lassen sich aus Phasen- und/oder Amplitudenverschiebung der Wellen Rückschlüsse auf den Grad der Belagbildung ziehen. Dabei wird bei Messungen mit einer festen Frequenz die Phasenverschiebung ermittelt. Je nach Belagmasse hat das System eine Eigenfrequenz Diese verschiebt sich bei Veränderung der Belagmasse, wobei die Frequenzverschiebung erfasst wird Über die Verschiebung der Resonanzfrequenz lassen sich somit ebenfalls Rückschlüsse auf die Masse an Belag auf der Sensoroberflache schließen
Je starker die Belagbildung fortschreitet, desto großer ist der Unterschied zur belagfreien Oberflache Maßgeblich für eine Ermittlung des Grades der Belagbildung ist ein Vergleich der Messdaten mit Referenzdaten In der Regel werden als Referenz Daten bei einer belagfreien Sensoroberflache verwendet Vorzugsweise entsprechen bei der Referenzmessung die Prozessbedingungen den Bedingungen, die auch bei der Durchfuhrung der Messung der Belagbildung vorliegen
Der Sensor ist vorzugsweise als kompakte Einheit ausgebildet Dabei hat es sich als gunstig erwiesen, eine Wand des Bauteils mit einer Bohrung zu versehen, in die der Sensor passgenau eingefugt wird In einigen Fallen erweist es sich als besonders gunstig, wenn sich der Sensor bundig in die stromungsfuhrende Wand des Bauteils einfugt Auf diese Weise kann er in Pumpen oder Armaturen integriert werden, ohne die Stromungscharakteristischen Eigenschaften des Bauteils störend zu beeinflussen In diesem Fall wird der Sensor tangential angeströmt Diese Anordnung eignet sich insbesondere bei Belagen, die sich vorzugsweise bei hohen Stromungsgeschwindigkeiten bilden
Es kann auch vorteilhaft sein, den Sensor bezuglich der stromungsfuhrenden Wand des Bauteils zurückgesetzt anzuordnen Dadurch entsteht ein Hohlraum vor dem Sensor, in dem das Fluid langsamer strömt In dem Hohlraum bildet sich eine Wirbelstromung, die dazu fuhrt, dass die Sensoroberflache in unterschiedlichen Winkeln angeströmt wird Diese Faktoren können eine Belagbildung fordern, was insbesondere auf Biobelage zutrifft Bei einer solchen Anordnung befindet sich der Sensor an einer Schlechtstelle des Bauteils Somit kann die Belagbildung im Bauteil frühzeitig erkannt werden und es können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden Der Grad der Belagbildung kann beispielsweise als Masse der Belagschicht angegeben werden, die sich auf dem Sensor bildet. Mit fortschreitender Belagbildung nimmt auch die Höhe der Belagschicht zu. Denkbar ist auch, dass sich mit fortschreitender Deckschichtbildung die Struktur des Belags ändert und dieser zunehmend kompakter wird. In diesem Falle wäre als physikalische Größe die Dichte der Belagschicht ein Maß für den Grad der Belagbildung.
Der Sensor erzeugt Signale und leitet diese an eine Auswerteeinheit weiter. Die Auswerteeinheit erfasst die Signale des Sensors und bestimmt über einen Algorithmus den Grad der Belagbildung. Die Signale, die der Sensor zur Auswerteeinheit weiterleitet, fließen als Messsignale in den Algorithmus ein. Der Algorithmus stellt mit Hilfe von Referenzdaten einen Zusammenhang zwischen den Sensordaten und dem Grad der Belagbildung her.
Die Auswerteeinheit kann auch, beispielsweise in Form eines Prozessors, in dem Sensor integriert sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung wird von der Auswerteeinheit bei Überschreitung eines Grenzwertes, der einem bestimmten Grad an Belagbildung entspricht, ein Signal abgegeben. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn dieses Signal zur Auslösung eines Prozesses führt, der eine Reinigung der Wände bewirkt. Die Verarbeitung des Sensorsignals und/oder die Auslösung des Reinigungsprozesses können mittels eines Prozessleitsystems erfolgen.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Bauteils kann der Produktionszyklus so lange wie möglich und der Reinigungszyklus so kurz wie nötig gefahren werden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Produktqualität kommt. Die Betreiber der Produktionsanlagen müssen sich nicht mehr auf Erfahrungswerte verlassen, sondern haben verlässliche Messdaten, die kontinuierlich erfasst werden. Der Reinigungsprozess wird eingeleitet, wenn ein bestimmter Grad der Belagbildung überschritten wurde. Dadurch wird verhindert, dass der Reinigungsprozess weder zu spät noch zu früh eingeleitet wird. Zum einen schützt dies die Produktqualität davor, durch eine zu weit fortgeschrittene Belagbildung negativ beeinflusst zu werden. Zum anderen wird verhindert, dass Produktionszeit verloren geht.
Während des Reinigungsvorgangs geht durch den Einsatz von Reinigungsmitteln der Belag kontinuierlich zurück. Dabei wird auch während des Reinigungsvorgangs die noch verbleibende Masse an Belag kontinuierlich erfasst. Der Reinigungsvorgang wird so lange durchgeführt, bis der Belag vollständig entfernt ist, bzw. einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Anschließend wird mit einem Spülfluid, beispielsweise einer Spülflüssigkeit, das Reinigungsmittel aus dem Prozess ausgespült. Durch das erfindungsgemäße Bauteil wird verhindert, dass der Reinigungsprozess oder der Spülvorgang unnötig lange durchgeführt werden. Somit wird eine Verschwendung von Reinigungsmittel, Spülfluid und Produktionszeit vermieden. Umgekehrt wird gewährleistet, dass der Reinigungsvorgang erst dann beendet wird, wenn die Rohrleitungen weitgehend belagfrei sind. Dies sichert eine hohe Produktqualität.
Änderungen der physikalischen Randbedingungen an der Sensoroberfläche, beispielsweise Änderungen der Viskosität oder der Temperatur des Fluids, beeinflussen die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwellen. Daher ist es mit dem erfindungsgemäßen Bauteil auch möglich, die Art des Fluids zu erfassen, die am Sensor vorbei strömt. Somit kann mit dem Sensor beispielsweise festgestellt werden, ob ein für den Produktionsprozess notwendiges Fluid, ein Reinigungsmittel oder ein Spülfluid durch das Bauteil strömt.
Nach Auslösung des Reinigungsprozesses wird ein Reinigungsmittel in den Prozess gegeben, das den Sensor erst nach einer gewissen Totzeit erreicht. Die Totzeit ist umso größer je länger die Strömungswege sind, die vom Einleitungsort des Reinigungsmittels zum Sensor zurückgelegt werden müssen. Da der Sensor eine Änderung der Art des Fluids erfassen kann, die an seiner Oberfläche vorbeiströmt, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zeitpunkt bestimmt werden, ab dem das Reinigungsmittel am Sensor ankommt. Nach Ende des Reinigungsprozesses wird das Bauteil gespült, wobei das Reinigungsmittel aus dem Bauteil entfernt wird. Erst nach einer bestimmten Totzeit ist das in den Leitungen vorhandene Reinigungsmittel wieder vollständig aus dem Bauteil ausgespült. Nach dem Spülvorgang werden die für den Produktionsprozess notwendigen Fluide wieder zugeführt. Mit dem Sensor kann dabei der Zeitpunkt erfasst werden, ab dem das Spülfluid vollständig aus dem Bauteil entfernt wurde. Dadurch wird vermieden, dass das Produkt durch Restmengen an Spülfluid verunreinigt wird.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Sensor nicht nur zur Bestimmung der Belagbildung im dem Bauteil, sondern gleichzeitig zur Bestimmung der Viskosität oder der Temperatur des Fluids eingesetzt werden kann. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwellen ist von der Viskosität und der Temperatur des Fluids abhängig. Erfindungsgemäß handelt es sich somit um ein Bauteil, das mehrere Messverfahren integrativ vereinigt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das Bauteil mindestens einen weiteren Sensor. Dieser Sensor bestimmt Zustandsgrößen des Fluids, welche die Belagsmessungen beeinflussen können. Insbesondere die Viskosität oder die Temperatur des Fluids können die Messungen des Grades der Belagbildung beeinflussen. Dabei können bei den zusätzlichen Sensoren unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann es sich um einen temperaturabhängigen Widerstand oder ein Thermoelement handeln. Die zusätzlichen Sensoren leiten ihre Signale ebenfalls an die Auswerteeinheit weiter. Die Auswerteeinheit rechnet die Beeinflussung der Messungen des Grades der Belagbildung durch Schwankungen innerhalb der Zustandsgrößen des Fluids heraus. Durch einen Datenvergleich kann somit der erste Sensor bezüglich der Belagmessung kalibriert werden. Auf diese Weise können Querempfindlichkeiten, die aufgrund von Schwankungen der Viskosität und/oder der Temperatur des Fluids auftreten, herausgerechnet werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
Fig. 1 : Eine Kreiselpumpe mit einem Belagsensor,
Fig. 2: Eine Vergrößerung der Sensoroberfläche,
Fig. 3: Eine Armatur mit einem zurückgesetzten Belagssensor,
Fig. 4: Ein Diagramm, das den Wechsel zwischen Produktions-, Reinigungs- und Spülungszyklen zeigt.
In Fig. 1 ist ein Bauteil 1 für strömungsführende Systeme dargestellt, wobei mit dem Bauteil 1 ein innerhalb des strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst wird. Im Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 1 als Kreiselpumpe ausgebildet. Die Förderung des Fluids erfolgt mit einem Laufrad 10, das auf einer Antriebswelle 11 befestigt ist. Das Fluid tritt durch den in der Drehachse angeordneten Saugstutzen 12 in die Pumpe 1 ein und wird vom rotierenden Laufrad 10 beschleunigt. Durch die Wirkung der Zentrifugalkraft strömt das Fluid von der Drehachse radial nach außen in ein Spiralgehäuse 13 und von dort über den Druckstutzen 14 in eine Rohrleitung des strömungsführenden Systems. Bei dem strömungsführenden System kann es sich beispielsweise um ein Rohrleitungssystem handeln, in welches das Bauteil 1 eingebaut ist. In einer Wand 2 des Bauteils 1 ist ein Sensor 3 integriert. Die Oberfläche 4 des Sensors 3 steht in Kontakt mit dem Fluid. An der Fluid abgewandten Seite des Sensors 3 ist ein Verbindungsmittel 5 befestigt, über das der Sensor 3 mit einer Auswerteeinheit 6 in Verbindung steht. Das Verbindungsmittel 5 kann als Steck-, Schraub-, oder ein ansonsten übliches Verbindungsmittel zur Herstellung elektrischer Verbindungen ausgebildet sein. Über das Verbindungsmittel 5 werden die Sensordaten an die Auswerteeinheit 6 weitergeleitet. Auch die Stromversorgung des Sensors 3 kann über das Verbindungsmittel 5 erfolgen. Der Sensor 3 ragt mit seiner Oberfläche 4 in den druckseitigen Radseitenraum des Bauteils 1 Der Sensor 3 detektiert Belage, die sich auf seiner Oberflache 4 bilden
Fig 2 zeigt die Oberflache 4 des Sensors 3 Zumindest ein Teil der Oberflache 4 des Sensors 3 ist als piezoelektrisches Substrat 7 ausgebildet Auf dem piezoelektrischen Substrat 7 sind ein Sender 8 und ein Empfanger 9 angeordnet Es handelt sich dabei um zwei als Interdigitaltransducer ausgebildete Kammelektroden Ein auf eine feste Frequenz eingestellter Oszillator erzeugt ein elektrisches Wechselsignal mit konstanter Amplitude Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Oszillator Teil des Sensors 3 ist und im Seπsorkorper angeordnet ist Über den Sender 8 wird eine Oberflachenwelle in dem piezoelektrischen Material 7 erzeugt Nach Durchlaufen einer Messstrecke wird das akustische Signal über den Empfanger 9 in ein elektrisches Wechselstromsignal umgewandelt Eine Belagbildung fuhrt zu einer Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Amplitude der Oberflachenwelle Die daraus resultierende Phasenanderung des Signals gegenüber der belagfreien Messung wird von der Auswerteeinheit 6 erfasst
In Fig 3 ist ein anderes erfindungsgemaßes Bauteil 1 dargestellt Bei dem Bauteil 1 handelt es sich um eine Armatur, die ein innerhalb eines stromungsfuhrenden Systems befindliches Fluid beeinflusst Durch das Bauteil 1 kann die Durchflussmenge des Fluids reguliert werden Mit Hilfe eines Stellantriebs 15, hier als Handrad ausgeführt, wird ein Absperrkorper bewegt Durch die Positionsanderung des Absperrkorpers wird der Stromungsquerschnitt im Bauteil 1 verändert Bei dem Bauteil 1 kann es sich beispielsweise um ein Ventil, einen Schieber, einen Hahn oder eine Klappe handeln Das Bauteil 1 ist Teil eines stromungsfuhrenden Systems Dabei kann es sich beispielsweise um ein Rohrleitungssystem einer größeren Anlage handeln, beispielsweise einer chemischen Produktionsanlage, einer biotechnologischen Produktionsanlage oder eines Kraftwerks Mit dem Bauteil 1 wird das innerhalb des stromungsfuhrenden Systems befindliche Fluid beeinflusst, indem der Volumenstrom bzw die Stromungsgeschwindigkeit variiert werden Der Sensor 3 ist in einer Wand 2 des Bauteils 1 eingebaut Dabei verfugt die stromungsfuhrende Wand 2 auf der Außenseite über eine Mateπalanhaufung 16 In der Mateπalanhaufung 16 ist eine Öffnung 17 eingebracht In der Öffnung 17 ist der Sensor 3 vertieft unter Bildung eines Innenraumes 18 angeordnet Der Innenraum 18 befindet sich innerhalb der Mateπalanhaufung 16 Im Ausfuhrungsbeispiel ist die Öffnung 17 als einfache Bohrung innerhalb der Matenalanhaufung 16 ausgebildet Aufgrund der zurückgesetzten Anordnung der Sensoroberflache 4 bildet sich innerhalb des Innenraumes 18 ein Sekundarwirbel Dieser Sekundarwirbel weist gegenüber der Hauptstromung eine geringere Stromungsgeschwindigkeit auf Die Wirbelstromung trifft in beliebigen Winkeln auf die Sensoroberflache 4 Durch die verlangsamte Strömung und das senkrechte Auftreffen wird die Bildung von Biobelagen an der Oberflache 4 des Sensors 3 begünstigt Die Oberflache 4 des Sensors 3 besteht zumindest teilweise aus einem piezoelektrischen Substrat 7 Auf dem piezoelektrischen Substrat 7 sind ein Sender 8 und ein Empfanger 9 positioniert An einem Ausgang des Sensors 3 ist ein Verbindungsmittel 5 angeschlossen, das mit einer Auswerteeinheit 6 in Verbindung steht Das Verbindungsmittel 5 kann als Steck-, Schraub-, oder ein ansonsten übliches Verbindungsmittel zur Herstellung elektrischer Verbindungen ausgebildet sein Alternativ zu einem festen Verbindungsmittel kann eine Übertragung der Signale per Funk erfolgen Die Auswerteeinheit 6 kann von einer externen Spannungsquelle versorgt werden und/oder über eine integrierte Spannungsquelle verfugen Hierbei kann es sich um Akkumulatoren, Batterien, Netzgerate, thermoelektnsche Generatoren, Solarzellen oder dergleichen handeln Der Sensor 3 detektiert, in der bereits beschriebenen Weise, Belage auf seiner Oberflache 4
In Fig 4 ist ein Diagramm dargestellt in dem die Belagsmasse auf der Sensoroberflache 4 und die Konzentrationen an Produktions-, Reinigungs- und Spulfluid in Abhängigkeit der Zeit aufgetragen sind Der Produktionsprozess beginnt zum Zeitpunkt to An dem Sensor 3 strömt das Fluid, beispielsweise eine Flüssigkeit, mit einer konstanten Produktkonzentration vorbei Die Produktkonzentration ist als durchgezogene Linie 19 dargestellt Die Linie 19, zur Darstellung der Produktkonzentration, ist gegenüber der Linie 20, zur Darstellung der Belagmasse, dunner ausgeführt Ab einem Zeitpunkt ti , beginnt sich ein Belag auf der Sensoroberfläche 4 aufzubauen. Zum Zeitpunkt t2 wird, bei Überschreitung eines bestimmten, auf der linken Ordinate mit Wert „1" markierten, Grenzwertes an Belagsmasse, ein Reinigungsfluid, beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit, in den Prozess gegeben. Das Reinigungsfluid erreicht den Sensor 3 erst zum Zeitpunkt t3. Die Zeitspanne t3-t2 ist die Totzeit, welche das Reinigungsfluid benötigt, um von seiner Einleitungsstelle zum Sensor 3 zu gelangen. Ab dem Zeitpunkt t3 steigt die Konzentration an Reinigungsfluid am Sensor 3 an. Die Konzentration an Reinigungsfluid ist als gestrichelte Linie 21 dargestellt. Gleichzeit nimmt die Konzentration an Produktionsfluid ab. Die Belagmasse nimmt zunächst weiter zu und erreicht zum Zeitpunkt Lt ihr Maximum. Ab dann wird die Belagmasse abgebaut. Vom Zeitpunkt t5 an ist das Produktionsfluid vollständig durch das Reinigungsfluid verdrängt. Das Reinigungsfluid hat seine maximale Konzentration erreicht. Die Belagmasse nimmt bis zum Zeitpunkt t6 weiter ab. Ab dem Zeitpunkt t6 wird Spülfluid in den Prozess geleitet. Die Konzentration an Spülfluid ist als Linie 22 dargestellt, die aus einer Abfolge von einem Strich und zwei Punkten besteht. Das Spülfluid erreicht den Sensor 3 erst zum Zeitpunkt t7. Die Zeitspanne t7-t6 ist eine Totzeit, die das Spülfluid benötigt, um den Weg von der Einleitungsstelle bis zum Sensor 3 zurückzulegen. Ab dem Zeitpunkt t7 steigt die Konzentration an Spülfluid am Sensor 3 an. Gleichzeitig nimmt die Konzentration an Reinigungsfluid ab. Zum Zeitpunkt ts hat die Konzentration an Spülfluid ihr Maximum erreicht, während das Reinigungsfluid vollständig verdrängt wurde. Um sicher zu gehen, dass sich kein Reinigungsfluid mehr in dem Prozess befindet wird der Spülvorgang auch nach dem Absinken des Reinigungsfluids auf eine Konzentration von Null weiter fortgeführt, um auf diese Weise einen zeitlichen Sicherheitsbereich zu schaffen. Dann wird der Prozess wieder auf Produktionsfluid umgestellt. Nach einer gewissen Totzeit erreicht das Produktionsfluid zum Zeitpunkt t9 den Sensor 3. Die Konzentration an Produktionsfluid nimmt bis zum Zeitpunkt tio zu, während die Konzentration an Spülfluid abnimmt. Ab dem Zeitpunkt tio ist am Sensor 3 das Spülfluid von dem Produktionsfluid vollständig verdrängt. Gemäß der bereits beschriebenen Funktionsweise detektiert der Sensor 3 die Masse an Belag auf seiner Oberfläche 4. Wie bereits ausgeführt kann der Sensor 3 weiterhin detektieren ob Produktions-, Reinigungs- oder Spülfluid an ihm vorbeiströmt.

Claims

PatentansprüchePumpen und Armaturen mit Sensoren
1. Bauteil (1 ) für strömungsführende Systeme, wobei mit dem Bauteil (1) ein innerhalb des strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst wird und das Bauteil (1 ) als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine oder als Armatur ausgebildet ist und ein Sensor (3) im Bauteil (1) platziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) mindestens einen Sender (8) und mindestens einen Empfänger (9) umfasst, wobei der Sender (8) akustische Wellen auf der Oberfläche (4) des Sensors (3) erzeugt und der Empfänger (9) diese akustischen Wellen wahrnimmt und der Sensor (3) Signale für eine Auswerteeinheit (6) erzeugt, die durch einen Vergleich mit Referenzdaten den Grad einer Belagbildung im Bauteil (1) ermittelt.
2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Sender (8) und Empfänger (9) als Kammelektroden ausgeführt sind.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Oberfläche (4) aus einem piezoelektrischen Substrat (7) besteht.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) aus einer Frequenzverschiebung und/oder aus einer Phasenverschiebung und/oder aus einer Amplitudenverschiebung den Grad der Belagbildung ermittelt.
5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) in eine Wand (2) des Bauteils (1 ) integriert ist.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) auf einer Wand (2) des Bauteils (1) platziert ist.
7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) bei Überschreitung eines Grenzwertes, der einem bestimmten Grad an Belagbildung entspricht, ein Signal abgibt.
8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal einen Prozess auslöst, der eine Reinigung der mit Fluid benetzten Innenwände des Bauteils (1) bewirkt.
9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) mindestens einen weiteren Sensor enthält, der zumindest eine Zustandsgröße des Fluids bestimmt und seine Daten an die Auswerteeinheit (6) weiterleitet, wobei die Auswerteeinheit (6) Beeinflussungen der Messungen des
Grades der Belagbildung durch Schwankungen innerhalb der Zustandsgrößen des Fluids herausrechnet.
10. Verfahren zur Detektion von Belägen auf Wänden eines Bauteils (1) für strömungsführende Systeme, wobei mit dem Bauteil (1) ein innerhalb des strömungsführenden Systems befindliches Fluid beeinflusst wird und das Bauteil (1) als Kraft- und/oder Arbeitsmaschine oder als Armatur ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (3) im Bauteil (1) platziert ist, wobei mindestens ein Sender (8) akustische Wellen auf der Oberfläche (4) des Sensors (3) erzeugt und mindestens ein Empfänger (9) diese akustischen Wellen wahrnimmt und der
Sensor Signale für eine Auswerteeinheit (6) erzeugt, die durch einen Vergleich mit Referenzdaten den Grad einer Belagbildung im Bauteil (1) ermittelt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (8) und Empfänger (9) als Interdigitaltransducer ausgebildete Kammelektroden ausgeführt sind.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (4) des Sensors (3) aus einem piezoelektrischen Substrat (7) besteht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) aus einer Frequenzverschiebung und/oder aus einer
Phasenverschiebung und/oder aus einer Amplitudenverschiebung den Grad der Belagbildung ermittelt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) in eine Wand (2) des Bauteils (1) integriert ist
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) auf einer Wand (2) des Bauteils (1 ) platziert ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) bei Überschreitung eines Grenzwertes, der einem bestimmten Grad an Belagbildung entspricht, ein Signal abgibt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal einen Prozess auslöst, der eine Reinigung der mit Fluid benetzten Innenwände des
Bauteils (1) bewirkt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 ) mindestens einen weiteren Sensor enthält, der zumindest eine Zustandsgröße des Fluids bestimmt und seine Daten an die Auswerteeinheit (6) weiterleitet, wobei die Auswerteeinheit (6) Beeinflussungen der Messungen des Grades der Belagbildung durch Schwankungen innerhalb der Zustandsgrößen des Fluids herausrechnet.
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