KR20160011630A - 수집 챔버에서 충전 레벨을 모니터링하는 방법 및 모니터링 배열 - Google Patents

수집 챔버에서 충전 레벨을 모니터링하는 방법 및 모니터링 배열 Download PDF

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KR20160011630A
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허버트 슐렌스커
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베코 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 수집 챔버(2)에서 액체(3), 특히 압축 가스 시스템에서 응축물의 충전 레벨(m, o, u)을 전자적으로 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 수집 챔버(2)의 영역에 배열되는 모니터링 수단(4)과, 분석 유닛(5)이 이 경우 마련되고, 모니터링 수단(4)은 충전 레벨(m, o, u)을 검출하는 분석 유닛(5)에 상응한다. 본 발명에 따르면, RFID 트랜스폰더가 모니터링 수단(4)으로 사용된다. 그 대신에, 모니터링 수단(4)은 RFID 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 이 경우, 분석 유닛(5)은, 분석 유닛(5)에 의해 기록될 수 있는 정도로 모니터링 수단(4)의 피드백에 의해 영향을 받는 적어도 임시 전자기장을 생성한다. 본 발명은 수집 챔버(2)의 액체(3)의 충전 레벨(m, o, u)을 전자적으로 모니터링하기 위한 모니터링 배열(1)에 관한 것이기도 하다.

Description

수집 챔버에서 충전 레벨을 모니터링하는 방법 및 모니터링 배열{METHOD FOR MONITORING THE FILLING LEVEL IN A COLLECTION CHAMBER, AND MONITORING ARRANGEMENT}
본 발명은 수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하는 방법에 관한 것으로, 특히 청구항 1의 전제부의 특징에 따른 압축 가스 시스템에서 응축물(condensate)의 충전 레벨을 컴퓨터로 모니터링하는 방법에 관한 것이고, 청구항 8의 전제부의 특징에 따른 수집 공간 내 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하기 위한 모니터링 배열에 관한 것이다.
대기에서 물의 손실은 공지되어 있다. 이는 수증기로 공기에 용해되어 있는 물이 응결하는 상태에서, 특정 온도와 압력 조건에 의해 야기된다. 이에 반해, 압축 공기는 미량의 물만을 수용할 수 있기 때문에, 응축물은 대기의 압축 동안 규칙적으로 축적된다. 응축물의 증가하는 양이 압축 가스 시스템, 특히, 압축 공기 시스템과 같은 예에서 시간이 흐름에 따라 침전되고 수집되기 때문에, 이를 소멸시킬 필요가 있다.
이를 위해, 이러한 종류의 시스템의 대부분은 증기 트랩을 구비한다. 이는 수동으로 구동되거나 자동으로 조절되는 밸브 배열을 포함하여, 밸브 배열을 통해 응축물이 시스템으로부터 배출(drain)될 수 있다. 따라서, 종래의 제어는 기계적으로 플로팅 밸브(folat-controlled valve) 또는 수동 밸브를 구비한다. 추가적인 구성은 예를 들어 시간-제어 솔레노이드 밸브(time-controlled solenoid valve)를 마련한다. 이러한 종류의 배열의 안정적인 기능은 특정 환경하에서 영구적으로 보장되지 않는다. 고 설치 비용과 함께, 압축 가스 시스템으로부터 응축물을 배출하는 동안 에너지 손실 가능성도 추가된다.
더욱이, 전자 증기 트랩은 자동으로 레벨이 제어되는 동작을 이룰 수 있다. 이러한 종류의 구성은 특히 압축 가스 시스템에서 응축물의 저-에너지-손실 배수와 관련하여 언급된다. 이러한 종류의 시스템은 시스템 내에 누적된 액체와 직접 접촉하여 배열되는 적어도 하나의 센서를 갖는다.
압축 가스 시스템에서 응축물을 배출하기 위한 장치는 이미 독일 공개특허공보 DE 197 14 037 A1에 공지되어 있다. 이를 위해, 장치는 아웃렛(outlet)을 갖는 수집 공간을 포함한다. 수집 공간은 압축 가스 시스템의 동작 동안 누적되는 응축물을 수용하도록 구성되는 한편, 아울렛은 수집 공간 밖으로 응축물을 배출하는데 사용된다. 전자장치, 바람직하게는 용량성 센서를 갖는 충전 레벨계가 수집 공간 내측에 배열된다. 이 경우, 센서가 배열되어 수집 공간 내측의 응축물의 상위 레벨 및 하위 레벨을 검출할 수 있다. 실제 누적량의 함수로서 수집 공간 밖으로 응축물의 규제된 배출을 보장하기 위해, 전자장치는 외부 밸브 배열을 제어하기 위해 마련된다. 이는 사전 설정 시간 간격의 만료 후에 밸브 배열을 개방하도록 마련된 시간 회로를 포함한다. 이 경우, 전자장치는 시간 회로가 폐쇄된 밸브 배열과 함께 시작하는 방식으로 구성된다. 배출 응축물이 밸브 배열 개방과 함께 하위 레벨 이하로 떨어지자마자, 센서에서 생성된 신호는 밸브 배열을 폐쇄하도록 사용되고, 수집 공간에서 상부 레벨에 다시 도달하면 시간 회로는 재시작된다. 제시된 구성에 의해, 실제 증기 트랩은, 압축 가스 시스템에 이미 존재하는 수집 공간을 사용함에 따라, 자체 수집 공간 없이 관리된다. 그 결과, 구성이 간략화되고 비용 효율적인 구성을 이룰 수 있다.
독일 특허공개공보 DE 43 12 432 A1은 액체 레벨을 측정하는데 사용되는 장치를 설명한다. 이는 측정 셀을 구성하기 위해 절연되지 않고 상호 간격을 둔 2개의 전극을 갖는 컨테이너를 포함한다. 액체 레벨을 결정하기 위한 측정 기술을 사용하도록 만들기 위해서는 저농도 전해질이 필수적이다. 다시 말해, 제안된 장치는, 컨테이너와 전극으로 구성된 조합에서, 충전가능한 배터리에 비해, 갈바닉(galvanic) 셀을 형성할 수 있는 액체에 적합하다. 이러한 방식으로, 장치는 완화 발진기(relaxation oscillator)에 사용될 수 있어 전해질로 피복된 전극에 따른 완화 발진기의 주파수가 측정될 수 있다.
종래에 공지된 자동화된 장치가 설치되어 응축물을 배출하기 위한 기계적 또는 전자적 트리거링(triggering)을 포함한다. 이 경우, 각 센서 또는 플로트(float)는 응축물과 접촉해야 한다. 이를 위해, 압축 가스 시스템 내측에 적어도 어느 정도, 예를 들어 응축물용으로 적절한 수집 공간 내측에 배열되는 것이 필요하다. 그후 다른 구성요소와의 필요한 접속을 만들기 위해, 그 배열은 때때로 밀봉하기 복잡한 개구들에 액세스할 필요가 있다. 예를 들어, 이를 통해 메카니즘을 안내하거나 공급 또는 신호라인을 안내하기 위해, 필수적이다. 규칙적으로 고압 하에 있는 시스템을 갖는 것으로 가정해보면, 이러한 종류의 영역은 그 유지보수를 고려하여 개념적으로 복잡한 설계와 증가된 인식이 요구된다.
제조 및 배열의 관점에서 간단하며 저가이고 가능한 구성을 컴팩트하게 한, 응축물 배출을 위한 전자장치 시스템과 관련하여, 그 설계 및 동작의 개선을 위한 추가적인 여지가 있다.
이 배경기술에 대해, 본 발명은 수집 공간에서 액체의 전자적 충전 레벨을 모니터링하는 방법 및 수집 공간에서 액체의 전자적 충전 레벨 모니터링을 위한 모니터링 배열을 개선하는 것을 목적으로 하여, 최소한의 구성부품으로 관리하고 레트로핏(retrofit)이 간단하면서도 내구성이 있는, 압축 가스 시스템 밖으로 응축물을 규제하여 배출하는 옵션을 가능하게 한다.
청구항 1의 특징을 갖는 수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하는 방법에 따르면, 상기 목적의 방법과 관련된 부분의 해결책을 구성한다. 이러한 목적의 대상과 관련된 부분은 청구항 8의 특징을 갖는 모니터링 배열에 의한 본 발명의 내용으로 얻어진다. 본 해결책의 효과적인 개선사항은 각 종속항에 개시되어 있다.
수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 방법을 이하에 설명한다. 액체는 임의의 비-기체(non-gaseous)인 플루이드, 특히 응축물(condensate)일 수 있다. 바람직하게, 방법은, 그 내에 누적된 응축물의 충전 레벨을 모니터링하기 위해, 압축 가스 시스템에 사용된다.
모니터링 수단 및 분석 유닛은 액체의 충전 레벨 모니터링을 수행하기 위해 사용된다. 액체의 각 충전 레벨을 검출하기 위해, 모니터링 수단은 바람직하게 수집 공간의 영역에 배열된다. 물론, 모니터링 수단은, 액체가 수집되거나 수집될 수 있는, 다른 위치에서 사용될 수도 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 사용되는 수집 공간은 액체의 누적 또는 가능한 누적을 수용할 수 있는 임의의 구성을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 경우, 충전 레벨을 설명하는, 수집 공간 내측의 액체의 레벨이 증가 및/또는 감소할 수 있는지가 이슈이다.
따라서, 수집 공간은, 예를 들어, 베슬(vessel), 특히 분리된 하우징이나 필터 하우징으로 구성되는 압축 가스 시스템의 일부일 수 있다. 대안적으로, 수집 공간은, 예를 들어 압축 가스 시스템 위 또는 내에 배열된, 추가 요소로도 구성될 수 있다. 물론, 수집 공간은 예를 들어 적절한 공급 라인을 통해 유체-전도(fluid-conducting) 방식으로 압축 가스 시스템에 연결되는 방식으로 압축 가스 시스템에 접속될 수 있다.
본 발명의 내용에서 언급된 압축 가스 시스템은 예를 들어 압축 공기 시스템일 수 있다. 또한, 모니터링 수단 및 분석 유닛은 액체의 각 충전 레벨을 검출하기 위해 서로 상응하도록 구성된다. 모니터링 수단은 압축 가스 시스템의 필터 하우징에 직접 배열되는 것이 효과적일 수 있다.
본 발명에 따르면, 모니터링 수단으로 사용되는 RFID 트랜스폰더(transponder)가 마련된다. 본 발명의 내용에서, 모니터링 수단이 적어도 하나의 RFID 트랜스폰더를 포함하는 것은 대안 옵션으로 볼 수 있다. 이 경우, 분석 유닛은 적어도 임시(temporary) 전자기장이 분석 유닛에 의해 생성되도록 구성된다. 전자기장은 바람직하게는 고주파수 전자기 교대 장(electromagnetic alternating field)이다. 구성에 따라, 저주파수 또는 중간 주파수 유도 전송으로 대체될 수도 있다.
이 경우, "임시(temporary)"라는 용어는 예를 들어 기결정된 간격 후에 발생하는 장 발생을 의미하는 것으로 이해된다. 대안적으로 또는 이와 결합하여, "임시"라는 용어는, 필요할 때만 발생하는, 전자기장의 리드미컬하지 않은 발생을 의미하는 것으로 이해된다. 여기서, 장 발생은 예를 들어 임의적인 원칙(randomness principle)에 따라 발생할 수 있다. 물론, 구성에 따라, 전자기장의 발생이 상대적으로 긴 기간 또는 영구적으로(permanently) 일어나는 것이 효과적일 수도 있다.
"영구적"이라는 용어는 예를 들어 액체 충전 레벨이 모니터링되는 압축 가스 시스템이 본 발명에 따른 방법의 내용으로 동작하는 기간을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 사상에 따르면, 분석 유닛에서 발생된 전자기장은 모니터링 수단에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 경우 전자기장의 영향은 모니터링 수단의 피드백 형태로 일어난다. 이 경우, 전자기장의 영향과 그에 따른 모니터링 수단의 피드백은 분석 유닛에서 등록될 수 있는 정도로 일어나는 것으로 강조된다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 이점은 모니터링 수단으로 또는 그와의 조합에서 RFID 트랜스폰더를 사용한다는데 있다. RFID 트랜스폰더가 물리적인 공급 라인이나 접속없이 동작될 수 있음에 따라, 방법을 수행하기 위해 필요한 부분이 모니터링 수단 및 분석 유닛의 순수한 배열로 근본적으로 제한된다. 이는 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 교감(correspondence)이 무선으로 일어남에 따라, 매우 작은 경비로 실현될 수 있는 쉽게 이해가능한 구성을 가져온다.
본 발명의 내용에서 모니터링 수단으로 사용되는 RFID 트랜스폰더는 적어도 하나의 안테나와 아날로그 회로를 갖는다. 이 경우, 아날로그 회로는 피드백 형태로 적어도 하나의 신호를 전송하도록 구성된다. 또한, 안테나는 분석 유닛에서 발생된 전자기장에 노출되도록 구성된다. 전자기장으로부터 안테나를 통해 프로세스에서 흡수된 에너지는 RFID 트랜스폰더에 에너지를 공급하여 이를 동작하기 위해 고주파수 에너지의 형태로 사용된다.
상술한 수동(passive) RFID 트랜스폰더의 대안으로서, 능동(active) RFID 트랜스폰더가 사용될 수도 있다. 이는 자체 에너지원을 갖는다는 점에서 수동 RFID와 상이하다. 그 장점은 더욱 높은 범위 및 기능의 팽창되거나 팽창될 수 있는 범위에 있다. 따라서, 이러한 종류의 RFID 트랜스폰더는 추가적인 작업을 수행할 수 있고, 예를 들어 추가 센서를 포함한다. 이에 반해, 수동 RFID 트랜스폰더는 제조 비용이 낮고 자체 에너지원과 독립하여 연속적인 동작을 제공한다. 이를 위해, RFID 트랜스폰더는 전자기장에서 흡수된 에너지로 충전되는 커패시터를 가질 수 있다. 대부분 전자기장을 발생할 때 그 피드백은 커패시터가 분석 유닛에 펜딩(pending) 피드백을 위해 만족스럽운 충전 상태를 가질 때까지 시간-지연되는(time-delayed) 방식으로 일어난다.
더욱이, 대안적으로, 사용되는 RFID 트랜스폰더는 반-능동(semi-active) RFID 트랜스폰더일 수 있다. 그 장점은, 자체 트랜스미터를 가지지 않기 때문에, 매우 경제적이라는데 있다. 피드백을 분석 유닛에 전달하기 위해, 반-능동 RFID 트랜스폰더는 전자기장으로의 후방 산란 계수(backscatter coefficients)만을 조정한다.
결과적으로, 모니터링 수단으로 RFID 트랜스폰더를 사용하는 것은 시작부터 방향이 정해진 것으로, 분석 유닛 근방의 그 존재가 분석 유닛으로 검출된다.
기본적인 발명 사상의 효과적인 개선으로, 모니터링 수단과 분석 유닛이 서로에 대해 각 충전 레벨, 다시 말해 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 액체 레벨을 증가 및/또는 감소시킬 수 있는 방식으로 배열되는 것이 제공된다. 다시 말해, 이 방식에서, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 액체 충전 레벨은 위아래로 변동을 거듭할 수 있다(fluctuate). 이 접속에서, 사용은 전자기장이 모니터링 수단과 분석 유닛 사이에 증가하는 충전 레벨에 의해 동일한 정도로 적어도 부분적으로 흡수된다는 사실로 이루어진다.
이를 위해, 사용되는 RFID 트랜스폰더는 매두 고주파(UHF), 예를 들어 433MHz 또는 850 내지 950MHz로 바람직하게 동작할 수 있다. 특히 이러한 종류의 UHF 트랜스폰더의 경우, UHF 에너지는 특히 물에 의해 매우 강하게 흡수되어, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 물의 존재의 매우 정확하고 안정적인 검출을 실현할 수 있다.
전반적으로, 본 발명에 따른 방법의 매우 간단한 구조 및 이에 따른 매우 간단한 동작은 이에 따른 것이다. 이 경우, 발명 사상은 액체-특히 물이 전자기장 상에 때때로 강한 흡수 효과를 가한다는 발견의 사용에서 이루어진 것이다. 결과적으로, RFID 트랜스폰더는 여기서 분석 유닛에 의해 발생된 전자기장의 반응으로서 피드백을 위해서만 주로 사용된다. 이 경우, 상기 피드백은 전자기장에, 전자기장이 액체의 상승 레벨로 흡수되고 그에 따라 충전 레벨이 상승하는 것과 동일한 정도로 영향을 주는 형태로 변경된다. 본질적으로 일정한 전자기장의 이러한 변경때문에, 분석 유닛은 수집 공간 내측의 액체의 현재 충전 레벨에 대한 결론을 인출할 수 있다.
다시 말해, 액체에 의해 발생되는, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 통신 두절은 따라서 유용한 신호로 사용된다. 원칙적으로, RFID 트랜스폰더는 단지 에코(echo) 트랜스미터로 사용되고; 전송된 신호의 컨텐츠나 정보 내용은 이 경우에 중요하지 않다. 액체에 의한 무선 신호의 댐핑(damping) 기여도는, 이를테면, 지표로서 사용된다. 외란(disturbance variable)으로 종래 애플리케이션에서 감지되고 대부분 거의 포괄적인 측정으로 보상되는, 이 장 노이즈 또는 전계 강도의 변경이 바람직하고 본 발명에 따른 효과로 평가된다.
추가적인 유리한 구성에 따르면, 본 발명은 모니터링 수단이 센서에 연결될 수 있는 것을 제공한다. 이 경우, 센서는 수집 공간 내측의 액체의 레벨 또는 충전 레벨을 검출하도록 구성된다. 센서는 모니터링 수단에 적절한 방식으로 연결되는 추가 구성요소일 수 있다. 물론, 센서는 그러나 모니터링 수단의 일부일 수도 있다.
이 컨텐츠에서, RFID 트랜스폰더 자체가 모니터링 수단과 센서인 경우, 이는 유리한 개선예로 볼 수 있다. 이를 위해, RFID 트랜스폰더는, 수집 공간에서 액체의 충전 레벨에 대해 적어도 하나의 레벨을 검출하는데 사용되는, 적어도 하나의 디지털 회로를 가질 수 있다. 더욱이, 이는 적어도 둘 이상의 레벨을 검출할 수 있는 방식으로 구성될 수도 있다.
어느 경우든, 디지털 회로는 이후 값(value)의 형태로 충전 레벨 측정의 각 결과를 분석 유닛으로 무선으로 전송하는데 사용된다. 이를 위해, 분석 유닛에서 생성된 전자기장은 검출된 충전 레벨을 분석 유닛으로 전송하는 센서로 검출된 충전 레벨의 함수와 같은 방식으로 변경될 수 있다.
본 발명의 사상을 더욱 확대하기 위해, 모니터링 수단과 분석 유닛은 전자장치 모니터링 배열의 일부로서 기능할 수 있다. 상기 모니터링 배열은 이후, 유체 전도 방식으로 수집 공간에 차례로 접속하는, 밸브 배열에 효과적으로 연결된다. 밸브 배열은, 액체를 배출하기 위해 밸브 배열을 개방하고 이어서 이를 폐쇄하기 위해, 적절한 드라이브를 갖거나 적어도 이에 접속된다. 밸브 배열의 적어도 하나의 밸브는 예를 들어 회전 밸브(rotary valve) 또는 전자기 밸브일 수 있다.
수집 공간에서 액체의 적어도 일부를 배출하기 위해, 수집 공간 내측의 액체의 상위 충전 레벨에 도달하거나 이를 초과할 때 밸브 배열이 개방될 수 있는 상술한 배열로 가능하다. 수집 공간 내측의 액체의 하위 충전 레벨에 도달하거나 그 이하로 떨어지면, 밸브 배열은 다시 폐쇄될 수 있다.
이러한 방식에서, 전자 레벨 제어된 조절 배열은, 수집 공간으로부터 수집된 액체의 규제된 배출을 위해 사용되도록, 생성될 수 있다.
전자장치 모니터링 배열로 상술한 실시형태를 참조하여, 밸브 배열의 개방 또는 폐쇄가 검출된 충전 레벨에 기초하여 일어난다는 본 발명의 컨텐츠가 도출된다. 대안예 또는 조합예로서, 밸브 배열의 개방 및/또는 폐쇄는 미리 규정된 시간 간격의 만료 후에 일어날 수도 있다. 다시 말해, 밸브 배열은 예를 들어, 수집 공간으로부터 액체의 일부를 배출하기 위해, 상위 충전 레벨에 도달하거나 초과한 것을 검출하는 것에 의해 개방될 수 있다. 밸브 배열의 이어지는 폐쇄는 미리 규정된 시간 간격의 만료 후에 일어날 수 있다. 역으로, 밸브 배열의 폐쇄가 하위 충전 레벨에 도달하거나 그 이하로 떨어진 것을 검출하는 것으로 일어날 수 있는 한편, 밸브 배열의 필요한 개방은 그 폐쇄 후 미리 규정된 시간 간격의 만료 후에 발생된다. 물론, 각 시간 간격은 추가로 측정된 파라미터로 링크될 수 있고, 이에 따라 동적으로 변경된다. 예를 들어, 응축물의 가능한 누적에 대한 정보를 줄 수 있는, 압축 가스 시스템 내의 습기를 측정할 수 있다.
밸브 배열의 개방 및 폐쇄는, 그러나 기본적으로 충전 레벨에 도달하고 그 이하로 떨어지거나 초과하는 것을 검출하는 것으로 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가적인 개선예에 따르면, 본 방법은 적어도 2개의 모니터링 수단으로 수행가능하다. 상기 모니터링 수단들은, 서로 다른 적어도 2개의 충전 레벨을 검출하기 위해, 이 경우 서로 떨어져 있다. 이를 위해, 수집 공간에서 액체를 배출하거나 수집 공간에 액체를 저장할 때, 충전 레벨이 감소하거나 증가하는 것에 의해 2개의 모니터링 수단의 통로 사이의 시간을 측정할 수 있는 것이 제공된다. 이러한 방식에서, 액체의 배출 속도와 관련하여 측정된다는 점에서, 액체의 각 플로우-오프(flow-off) 행동에 대한 진술이 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 방법은, 최소의 구성요소로 관리하는, 수집 공간 내의 액체를 전자적으로 충전 레벨 모니터링하는 극히 유리한 선택사항의 결과를 가져온다. 압축 가스 시스템에서 응축물의 규제된 배출을 위한 내구성 있는 선택사항은 특히 모니터링 수단으로 RFID 트랜스폰더를 사용하는 것으로 이루어지고, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 무선 통신에 의한 것이다. 더욱이, 본 발명에 따른 실시형태는, 수집 챔버에서 상대적으로 작은 개구를 통해 가상적으로 최소 침습적인 방식으로 일어날 수 있는, 현존하는 압축 가스 시스템의 간단한 새로 장착(retrofitting)의 유리한 옵션을 보여준다.
수집 챔버 또는 필터 하우징에 모니터링 수단 또는 RFID 트랜스폰더를 직접적으로 배열하는 것에 의해, 이른바 에어로크(airlock)라 불리는 문제를 효과적으로 해결할 수도 있다. 이는 라인이 종종 수집 챔버나 필터 하우징에서, 액체 레벨이 검출되고 액체 레벨이 매우 높은 경우 수집 챔버의 밸브가 개방되는, 증기 트랩으로 안내된다는 사실에 기초한다. 증기 트랩으로 향하는 공급 라인에 에어 버블이 존재하면, 액체 레벨은 증기 트랩에서 연속적으로 상승하지 않아, 상응하는 밸브를 해제할 수도 없다. 액체는 그럼에도 불구하고, 등록되지 않고, 수집 챔버 내측에서 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 따라서, 모니터링 수단 또는 RFID 트랜스폰더가 수집 챔버 또는 필터 하우징에 직접적으로 배열되어, 공급 라인이 완전히 생략되고 이에 따라 에어로크 문제점을 피해갈 수 있다.
상술한 유리한 설계 변형의 대안으로, 본 발명에 따른 시스템은, 그러나 종래 기술로 알려진 바와 같이, 공급 라인을 통해 수집 챔버에 접속되는 외부 증기 트랩에 배열될 수도 있다. 이러한 구성이 에어로크 문제점에 관한 단점을 가지고 있음에도 불구하고, 다른 장점들이 많아서, 이러한 배열이 사용될 수 있다. 이 경우, 모니터링 수단과 분석 유닛은 모두, 수집 쳄버에 라인을 통해 접속되는, 증기 트랩에서 수집 쳄버의 외부에 배열된다. 액체 레벨이 너무 빨리 증가하면, 이와 같이 외부에 배열된 밸브가 개방되고, 수집 챔버 밖으로 액체가 배출되고 증기 트랩 밖으로도 액체가 배출된다.
더욱이, 본 발명은 또한 수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하기 위한 모니터링 배열을 제공한다. 상기 모니터링 배열은 특히 본 발명에 따라 이전에 나타낸 방법을 수행하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 모니터링 배열을 이하에 더욱 상세히 설명한다:
본 발명에 따른 모니터링 배열은 먼저 적어도 하나의 모니터링 수단과 분석 유닛을 포함한다. 이 경우, 모니터링 수단은 수집 공간의 영역, 특히 필터 하우징에 바람직하게 배열되도록 제공된다. 본 발명에 따르면, 모니터링 수단 자체는 RFID 트랜스폰더이거나 적어도 하나의 RFID 트랜스폰더를 포함한다. 분석 유닛은 모니터링 수단에서 무선으로 전송된 신호를 수신하도록 구성된다.
모니터링 수단 또는 RFID 트랜스폰더는 로드(rod)의 자유단에 바람직하게 배열되거나 그 자체가 로드-형상 방식으로 구현된다. RFID 트랜스폰더가 로드 상에 배열되면, 로드는 그 자체로 RFID 트랜스폰더를 유지하기 위한 장치로 사용된다. 로드-형상 설계는 RFID 트랜스폰더를 구비한 유지 장치의 직경이 특히 작고 이에 따라, 수집 챔버 내측의 모니터링 수단(RFID 트랜스폰더)의 배열을 용이하게 하는, 수집 챔버의 가장 작은 개구 내에 삽입될 수 있다는 실질적인 장점을 갖는다. 수집 챔버는 예를 들어 액체를 배출하기 위해 이러한 하나의 개구를 갖고, 이에 따라 추가적인 개구를 도입할 필요가 없다. 본 발명에 따르면, 그러나 이에 불구하고, 제2개구의 도입이 가능하고, 이는 기하학적인 구조 관점에서 유리하다. 예를 들어 적절한 RFID 트랜스폰더는 대략 2mm 내지 5mm의 직경을 갖고, 바람직하게는 대략 2.5mm의 직경을 가지며, 10mm 내지 대략 30mm의 길이를 갖고, 바람직하게는 대략 12mm의 길이를 갖는다. 다른 치수도 물론 가능하다.
모니터링 수단을 갖는 로드의 도입은 따라서, 특히, 1/4인치의 직경을 갖는 종래 개구도 사용될 수 있는, 1/8인치 내지 3/4인치의 단말 횡단면에도 가능하다.
대항하는 측 상의 로드에 인접할 수 있는, 분석 유닛으로부터 모니터링 수단까지의 간격은 바람직하게는 5cm이나, 최대 20cm의 간격까지 가능하다. 이는 시스템의 전송/수신 성능에 매우 의존적이며 특히 미래에 가변될 수 있다.
본 발명에 따른 로드-형상 설계 변경에서, 분석 유닛은, 특히 모니터링 수단이 수동적으로 설계되고 에너지 공급을 필요로하지 않는 경우 에너지를 공급하는 것과 관련하여 더욱 용이하도록, 수집 챔버의 외측에 배열된다. 그러나, 설계 변경은, 로드-형상 배열이 능동 모니터링 수단과 함께 사용되는, 대안적인 선택도 가능하다. 이 경우, 에너지 공급은 예를 들어, 전기선을 통해, 로드에 의해 일어날 수 있다.
동작 동안, 액체는, 로드의 일단에 배열된 모니터링 수단과 수집 챔버의 외측에 배열된 분석 유닛 사이의, 수집 챔버 내측에 위치한다. 이는, 액체 레벨 또는 액체 양을 결정할 수 있는 것으로부터, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이의 신호 강도를 감쇠한다.
모니터링 수단을 갖는 로드-형상 보유 장치가 삽입되는 개구를 통해 수집 챔버에 놓인 액체가 직접 배출될 수 있다는 것은 중요하다. 따라서, 액체 레벨의 간접적 측정을 위한 추가적인 수집 챔버는 필요하지 않다. 따라서, 모니터링 수단을 갖는 로드-형상 보유 장치는 모니터링 배열의 일부이고, 액체가 그에 의해 배출된다. 밸브는 이를 위해 동일한 라인에 놓이고, 밸브는 분석 유닛에 의해 개방 및 폐쇄되고, 모니터링 수단 또는 RFID 트랜스폰더로부터 그 신호를 차례로 수신한다. 따라서, 수집 챔버에 놓인 액체는 개구를 통해 로드-형상 보유 장치를 따라 수집 챔버로부터 흘러나오고 이 라인에 놓인 밸브를 통과한다. 이 경우 밸브는 수집 챔버 바로 근방에 마련될 수 있으나, 다른 제거된 배열도 가능하다.
특히 RFID 트랜스폰더의 사용에 따른 장점 및 선택사항에 대해서는 상술한 본 발명에 따른 방법과 관련하여 자세히 설명하였다. 반복을 피하기 위해, 이전에 설명한 사항을 참고하되, 본 발명에 따른 모니터링 배열의 더욱 심도있는 설명에 대해 살펴본다. 이는 이하에서 설명하는 본 발명에 따른 모니터링 배열의 효과적인 실시형태에도 적용된다.
유리한 개선예에 따르면, 수집 공간에 수집된 액체의 적어도 일부가 모니터링 수단과 분석 유닛 사이에서 증가 또는 감소하는 충전 레벨을 통신 두절로 검출될 수 있는 방식으로 배열된다. 다시 말해, 본 발명은 모니터링 수단과 분석 유닛의 공간적 위치결정에서 비롯된다.
본 발명에 따른 실시형태는, 투명한 액체, 특히 물을 검출하는데 본질적으로 적합하지 않은, 광전자 배리어의 일반적인 설계와, 그림 형태의 비교 형식으로, 비교될 수 있다. 여기서 논의할 배열의 기본적인 설계는 광전자 배리어의 비교에 기초하여 명확해질 것이다. 따라서, 분석 유닛은 광원으로 볼 수 있고 동시에 이 비교에서 광 수신기로도 볼 수 있다. 한편, 모니터링 수단은 분석 유닛에 의해 방출된 빛을 분석 유닛의 수신기 상에 미러링(mirror)하는 반사 요소로서 사용된다. 수집 공간에서 증가하는 액체는 적어도 빛의 부분적인 중단으로 볼 수 있다.
또한, 본 발명은 액체와 직접적으로 접촉하거나 액체의 외측에 배열될 수 있는 모니터링 수단을 제공한다. 따라서, 예를 들어 모니터링 수단이 수집 공간의 내측에 배열되는 한편, 수집 공간의 외측에 배열된 분석 유닛과 무선으로 상응하는 것이 가능하다. 대안적으로, 모니터링 수단과 분석 유닛은 대항하도록 배열되고 그 사이에 수집 공간의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 이러한 접속에서, 모니터링 수단과 분석 유닛 사이에 놓인 수집 공간의 적어도 일부가 비-금속 재료로 형성된다면 더욱 효과적이다. 이는 특히 UHF 트랜스폰더를 사용하는 경우 전자기파가 금속에 의해 강하게 반사될 수 있기 때문이다. 그 결과, 안테나 필드의 전파가 부정적으로 영향을 받게 되어, 측정 오류가 발생될 수 있다. 궁극적으로, 이는 당업자가 각 RFID 트랜스폰더와 조합하여 적절한 재료를 선택할 수 있고, 실제 사용예에 따라 달라 달라지기 때문에, 보편적으로 적용가능한 진술을 만드는 것은 가능하지 않다.
그럼에도 불구하고, 압축 가스 시스템과 조합하여 금속 재료를 사용하는 것은 바람직하다고 볼 수 있다. 이는 더 높은 강도와 저항, 특히 높은 압력으로 접속되기 때문이다. 이 접속에서, "티치-인(teach in)"이 모니터링 배열의 초기 커미셔닝(commissioning) 동안 발생하면 이는 본 발명에 따른 장점으로 볼 수 있다.
본 내용에서, "티치-인"은, 금속 재료의 사용에 의한 신호 과도출력(excursion) 또는 신호 간섭이 제거될 수 있는, RFID 트랜스폰더의 프로그래밍 관련 지능의 사용을 의미한다. 이러한 방식에서, 외부에서 추가적인 간섭 신호에 대한 이러한 금속 수집 공간의 차폐 효과가 가장 유리하게 사용될 수 있다. 기본적으로, 티치-인 선택사항은 온도 보상 및/또는 임의의 오염을 담당하기 위해 사용될 수도 있다.
이 컨텐츠에서, 모니터링 배열의 본 발명에 따른 실시형태에서 추가적인 장점은 임의의 오염에 대해 민감하지 않다는데 있다.
수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링 하는 방법 또는 수집 공간에서 액체의 충전 레벨을 전자적으로 모니터링하기 위한 모니터링 배열의 다른 실시형태는 상술한 설명에서 나타난 복수의 특징 및 특징들을 기술적으로 적절히 조합하여 이루어질 수 있고 이는 본 발명의 범위 내에 해당한다. 본 발명의 일부로서 청구되고 고려되는 바와 같이, 본 발명의 추가적인 특징 및 설명을 도면과 함께 이하에 설명한다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시형태에 기초하여 이하에 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 모니터링 배열을 그 기본 설계에 따라 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 본 발명의 모니터링 배열의 다른 실시형태를 동일한 표시 형식으로 나타낸다.
도 3은 도 2에 따른 본 발명의 모니터링 배열의 다른 실시형태를 동일한 표시 형식으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 특히 유리한 설계 변형을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가적인 유리한 설계 변형을 도시한다.
본 발명에 따른 모니터링 배열(1)의 기본 구조는 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이는 누적 액체(3), 예를 들어 응축물을 수용하는데 사용되는 수집 공간(2)을 포함한다. 수집 공간(2)은 예를 들어, 상세히 도시되어 있지 않은, 압축 가스 시스템의 일부일 수 있다. 대안적으로, 수집 공간(2)은, 도시되지 않은 압축 가스 시스템에 유체 전도 방식으로 접속되는, 추가 구성요소일 수 있다.
또한, 모니터링 배열(1)은 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5)을 포함한다. 검출 수단(4)은 RFID 트랜스폰더이다. 모니터링 수단(4)은 수집 공간(2)의 영역에 배열되나, 수집 공간(2)의 외측 및 액체(3)의 외측이다. 이러한 방식으로, 모니터링 수단(4)은 액체(3)와 직접적으로 접촉하지 않는다. 분석 유닛(5)은 모니터링 수단(4)의 무선으로 전송된 신호를 수신하도록 구성된다.
본 실시형태에서, 수집 공간(2)에 수집되는 액체(3)의 적어도 일부는, 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5) 사이의 액체(3)의 증가 또는 감소하는 충전 레벨을 검출할 수 있는 방식으로 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5) 사이에 배열된다. 액체의 레벨은 본 케이스의 경우 평균 충전 레벨(m)을 사용하여 도시되었고, 이는 상위 충전 레벨(o)과 하위 충전 레벨(u) 사이에서 유동할 수 있다.
이 배열에서, 분석 유닛(5)은, 상세히 도시되지 않았으나 모니터링 수단(4)의 피드백에 의해 분석 유닛(5)으로 등록될 수 있는 정도로 영향을 받는, 적어도 임시 전자기장을 생성할 수 있다. 수집 공간(2)에서 액체(3)의 각 충전 레벨(m, o, u)은 따라서 전자기장 상에서 액체(3)의 흡수 효과로 특히 검출될 수 있다.
도 2는 모니터링 수단(4)의 대안적인 배열을 도시한다. 이는 수집 공간(2)의 외측에 더이상 배열되지 않고, 수집 공간(2)의 내측에 배열되어, 모니터링 수단(4)은 이제 액체(3)와 직접 접촉한다.
도 3은 본 발명에 따른 모니터링 배열(1)의 추가적인 실시형태를 명확히한다. 여기서, 모니터링 수단(4)은 수집 공간(2)의 내측에 더욱 배열되고, 이는 센서(6)에 접속된다. 이 경우, 센서(6)는 수집 공간(2)의 내측에 유사하게 배열된다. 센서(6)는 수집 공간(2)의 내측에 액체(3)의 충전 레벨(m, o, u)을 실제로 검출하도록 구성된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 특히 유리한 설계 변형을 명확히 한다. 수집 챔버(8)는, 수집 공간(2)이 그 내에 놓이는 것을 볼 수 있다. 액체(3)는 수집 공간 내측에 수집된다. 모니터링 수단(4)(바람직하게는 RFID 트랜스폰더)은 로드(9)의 일단에 배열된다. 따라서, 로드(9)는 모니터링 수단(4)의 유지 장치로서 사용된다.
로드(9)는 접속선(10) 내 또는 접속선(10) 상에 배열되고; 대안적으로 일체로 형성된 구성요소일 수 있다. 접속선(10)은 수집 챔버(8)의 개구(11)에 교대로 접속되고 액체(3)를 배출하는데 사용된다. 분석 유닛(5)은 접속선(10)에 유사하게 접속된다. 모니터링 수단과 접속 유닛 사이의 무선 접속은 점선으로 도시되어 있다.
더욱이, 제어가능한 밸브(12)가 접속선(10) 사이에 놓인다. 밸브(12)가 개방되면, 액체(3)는 접속선(10)을 통해 수집 공간(2) 밖으로 흐를 수 있다. 밸브(12)는 분석 유닛(5)에 의해 제어되고; 모니터링 수단(4)에서 수신된 신호를 분석하고 밸브(12)를 개방 또는 폐쇄한다.
본 발명에 따르면, 모니터링 배열(1)은, 하우징(13) 내측의 분석 유닛(5)을 구비하고 접속선(10)의 일 구간을 포함하거나 구성하는, 일관된 구성요소로 실현할 수 있다. 모니터링 배열(1)이 그 위에 배열된 모니터링 수단(4)을 갖는 로드(9)를 포함한다는 것이 중요하다. 모니터링 배열(1)은 이 경우 수집 챔버(8)의 개구(11) 내에 삽입될 수 있는 방식으로 구성되고, 모니터링 배열(1)을 갖는 로드(9)는 개구(11)를 통해 삽입된다. 이를 위해, 나삿니가 있는(threaded) 접속이 개구(11)와 모니터링 배열 사이에 마련될 수 있다.
접속 피스(14)는 수집 챔버(8) 상에 배열된 것으로 도시되고, 바람직하게는 내부 나삿니와 함께, 모니터링 배열(1)은 나사결합될 수 있다. 대안적으로, 접속선(10)이 접속 피스(14) 상에 고정(fasten)되는 것을 통해, 밀봉 및 유니언 너트와 접속되는 플러그도 가능하다. 두 경우에서, 사이트 상의 모니터링 배열(1)의 설치는 빠르고 간단하게 가능하다.
상술한 바와 같이, 관련 밸브(12)는 접속 선 도중에서 외부에 배열될 수 있다(도 4). 대안적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(12)는, 하우징(13)에서와 같이, 모니터링 배열(1)의 통합적인 구성요소로 배열될 수 있다.
모든 경우에, 모니터링 수단(4)의 신호 강도는 적어도 어느 정도 액체로 흡수되고, 분석 유닛(5)은 모니터링 수단(4)의 신호의 신호 강도의 간섭 또는 신호 강도를 검출한다.
1: 모니터링 배열
2: 모니터링 배열의 수집 공간
3: 수집 공간의 액체, 특히 응축물
4: 모니터링 배열의 모니터링 수단
5: 모니터링 배열의 분석 유닛
6: 모니터링 수단의 센서
8: 수집 챔버
9: 로드
10: 접속선
11: 개구
12: 밸브
13: 하우징
14: 접속 피스
m: 수집 공간에서 액체의 평균 충전 레벨
o: 수집 공간에서 액체의 상위 충전 레벨
u: 수집 공간에서 액체의 하위 충전 레벨

Claims (17)

  1. 수집 공간(2)에서 액체(3), 특히 압축 가스 시스템에서 응축물의 충전 레벨(m, o, u)을 전자적으로 모니터링하는 방법으로,
    모니터링 수단(4)은 충전 레벨(m, o, u)을 검출하기 위한 분석 유닛(5)과 상응하고,
    RFID 트랜스폰더가 모니터링 수단(4)으로 사용되거나 모니터링 수단(4)이 RFID 트랜스폰더를 포함하고,
    분석 유닛(5)은 적어도 임시 전자기장을 생성하고, 분석 유닛(5)에 의해 등록될 수 있는 정도로 모니터링 수단(4)의 피드백에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    전자기장이 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5) 사이에서 증가하는 충전 레벨(m, o, u)로 동일한 정도로 흡수되는 방식으로 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5)이 서로에 대해 배열되고, 분석 유닛(5)은 모니터링 수단(4)의 신호의 신호 강도를 검출하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    모니터링 수단(4)은 액체(3)의 충전 레벨(m, o, u)을 검출하도록 구성되는 센서(6)에 연결되고, 전자기장은 센서(6)에 의해 검출된 충전 레벨(m, o, u)의 함수와 같은 방식으로 변경되고, 검출된 충전 레벨(m, o, u)은 분석 유닛(5)으로 전송되는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5)은, 수집 공간(2)에 유체 전도 방식으로 접속된 밸브 배열에 연결되는, 전자적 모니터링 배열(1)의 일부이고, 밸브 배열은, 수집 공간(2)에서 적어도 일부의 액체(3)를 배출하기 위해, 상위 충전 레벨(o)에 도달하거나 이를 초과하면 개방되는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 수단(4)은 수집 공간(2)의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5)은, 수집 공간(2)에 유체 전도 방식으로 접속된 밸브 배열에 연결되는, 전자적 모니터링 배열(1)의 일부이고, 밸브 배열은 수집 공간(2)에서 액체(3)의 규제된 배출을 위해 개방되고, 하위 충전 레벨(u)에 도달하거나 그 이하가 되면, 밸브 배열을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 상호 간격을 두고 배치된 모니터링 수단들(4)에 특징이 있고, 수집 공간(2)에서 액체(3)를 배출하거나 수집 공간(2)에 액체(3)를 수집할 때, 충전 레벨(m, o, u)의 감소 또는 증가에 의해 모니터링 수단들(4) 사이의 경과 시간은 액체(3)의 플로우-오프(flow-off) 동작을 측정하기 위해 측정되는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
  8. 특히 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해, 수집 공간(2)에서 액체(3)의 충전 레벨(m, o, u)을 전자적으로 모니터링하기 위한 모니터링 배열(1)로, 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5)을 포함하고, 분석 유닛(5)은 모니터링 수단(4)의 무선으로 전송된 신호를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  9. 제8항에 있어서,
    모니터링 수단(4)은 RFID 트랜스폰더이거나 RFID 트랜스폰더를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    수집 공간(2)에서 수집하는 액체(3)의 적어도 일부는, 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5) 사이의 증가하거나 감소하는 충전 레벨(m, o, u)을 검출할 수 있는 방식으로 모니터링 수단(4)과 분석 유닛(5) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 수단(4)은 액체(3)와 직접 접촉하거나 액체(3)의 외측에 배열되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    분석 유닛(5)은 모니터링 수단(4)의 신호의 신호강도를 검출하는 방식으로 실현되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 수단(4)은, 수집 챔버(8)의 개구(11)를 통해 수집 공간(2) 내로 돌출하는, 로드(9) 상에 배열되고, 접속선(10)은, 수집 공간(2)에 수집된 액체(3)가 배출될 수 있는, 접속선을 통해 개구(11)에 접속되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  14. 제13항에 있어서,
    밸브(12)는, 접속선(10)의 사이에 배열되고, 분석 유닛(5)을 통해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    분석 유닛(4)은 수집 공간(2)의 외측에 놓이는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  16. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    모니터링 배열(1)은, 개구(11)에 접속될 수 있고 모니터링 수단(4)과 로드(9)에도 추가로 접속될 수 있는 코히런트(coherent) 구성요소로 실현되고, 분석 유닛(4)과 접속선(10)의 일 구간이 배열되는 하우징(13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 밸브(12)는 하우징(13)의 내측에 배열되는 것을 특징으로 하는 모니터링 배열(1).
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