WO2021185440A1 - Autarker grenzstand- oder drucksensor - Google Patents

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WO2021185440A1
WO2021185440A1 PCT/EP2020/057457 EP2020057457W WO2021185440A1 WO 2021185440 A1 WO2021185440 A1 WO 2021185440A1 EP 2020057457 W EP2020057457 W EP 2020057457W WO 2021185440 A1 WO2021185440 A1 WO 2021185440A1
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limit level
pressure sensor
container
pressure
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PCT/EP2020/057457
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Dominik Fehrenbach
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Vega Grieshaber KG
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Priority to PCT/EP2021/055619 priority patent/WO2021185601A1/de
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Priority to EP21709028.1A priority patent/EP4121725B1/de
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general

Definitions

  • the invention relates to process measurement technology and process automation in an industrial environment.
  • the invention relates to an autarkic limit level sensor, an autarkic pressure sensor, and, more generally, an autarkic fill level sensor, as well as the use of an autarkic limit level sensor or pressure sensor for detecting a limit level, a fill level or pressure of a product in a container, in particular a transport container.
  • Point level sensors, fill level sensors or pressure sensors can be set up autonomously. For this purpose, they have an internal energy supply, which makes them independent of an external energy supply.
  • a wireless communication interface can be provided for communication, for example in the form of a WLAN interface or a Bluetooth interface.
  • the limit level sensors, pressure sensors or level sensors are typically attached to a container opening or the container wall. However, they can also be located outside the container, especially if it is a plastic container, for example an IBC container. Radar sensors that are used to determine limit levels or fill level can transmit the transmission signal through the wall of the plastic container and then transmit the calculated measured value wirelessly to a cloud or an external server.
  • a first aspect of the present disclosure relates to a self-sufficient one
  • Level determination is set up and programmed.
  • the sensor is accordingly set up to detect a limit level or pressure of a product, in particular in a transport container. In particular, it can be used for the
  • the aforementioned transport container can be a plastic container, for example an IBC container, which can be transported. During transport, the container can be subjected to high mechanical forces, for example blows or shaking movements.
  • the limit level sensor or pressure sensor is set up to withstand these mechanical loads. It has a closed housing, for example made of plastic, which is designed to be immersed in the filling material. It is therefore sufficiently tight that the electronics located inside are protected.
  • the self-sufficient sensor has a sensor element arrangement with one or more sensor elements. The sensor elements are arranged in or on the housing and set up to record measurement data from which it can be calculated whether the limit level has been reached or how high the pressure is.
  • the sensor elements can be designed in the form of vibrating forks, paddles, rods or membranes.
  • the self-sufficient point level sensor or pressure sensor is designed to rest on the bottom of the container during the measurement without being attached to the container or any other holding device.
  • the sensor can be designed so that it can be drained into the container through a container opening. In the simplest case, it can be dropped into the product. When it reaches the bottom of the container, its shape and weight distribution mean that the sensor assumes a standing position in which at least one of the sensor elements can measure unhindered from the container wall. For example, the shape and weight distribution is such that the sensor is always upright, in the form of a man standing upright.
  • the housing can have, for example, a hemispherical underside, which is correspondingly heavy, and a sensor element at its conical or frustoconical tip.
  • the housing can, however, also be completely spherical or have a polygonal housing cross-section, for example a hexagonal or octagonal housing cross-section.
  • the outer shape of the housing and the weight distribution in the limit level sensor or pressure sensor can therefore be coordinated with one another in such a way that at least one of the sensor elements can always measure in the product unhindered by the container wall.
  • the center of gravity of the limit level sensor or pressure sensor is below its center point.
  • the housing has an indentation in which one of the sensor elements is arranged. Such an indentation can be provided for each of the sensor elements.
  • the indentation protects the sensor element from touching the container bottom, regardless of the orientation of the sensor.
  • the sensor element does not “protrude”, in other words, is shorter than the depth of the indentation.
  • the senor has evaluation electronics which are set up to decide which of the sensor elements is used to detect the limit level or the pressure of the filling material. It can be provided that the evaluation electronics always use the most suitable sensor element for the measurement. For this purpose, a measurement of all sensor elements can first be carried out and the evaluation electronics then decide when evaluating the measurement data which sensor element delivers the best measurement result.
  • the measurements of other sensor elements can also be used for a plausibility check. If, for example, two measurement results agree, it can be assumed with relative certainty that the measurement is correct.
  • the sensor element arrangement has (at least) two sensor elements which are arranged opposite one another.
  • the housing is designed to be mirror-symmetrical. It can also have several mirror axes which are arranged perpendicular to one another.
  • autarkic limit level sensor or pressure sensor as described above and below, for detecting a limit level, a level or a pressure of a product in a transport container without the limit level sensor or pressure sensor being attached to or in the container or elsewhere.
  • process automation in an industrial environment can be understood as a sub-area of technology that includes all measures for operating machines and systems without human involvement.
  • One goal of process automation is to automate the interaction of individual components of a plant in the chemical, food, pharmaceutical, oil, paper, cement, shipping or mining sectors.
  • a large number of sensors can be used for this, which are particularly adapted to the specific requirements of the process industry, such as mechanical stability, insensitivity to contamination, extreme temperatures and extreme pressures. Measured values from these sensors are usually transmitted to a control room, in which process parameters such as level, limit level, flow rate, pressure or density can be monitored and settings for the entire plant can be changed manually or automatically.
  • a sub-area of process automation in the industrial environment relates to logistics automation.
  • processes within a building or within a single logistics system are automated in the field of logistics automation.
  • Typical applications are, for example, systems for logistics automation in the area of baggage and freight handling at airports, in the area of traffic monitoring (toll systems), in trade, parcel distribution or in the area of building security (access control).
  • a Presence detection in combination with an exact measurement of the size and position of an object is required by the respective application side.
  • sensors based on optical measurement methods using lasers, LEDs, 2D cameras or 3D cameras that record distances according to the time of flight principle (ToF) can be used.
  • Factory automation is to automate the production of goods by machines, production lines and / or robots, i. H. to run without human involvement.
  • the sensors used here and specific requirements with regard to the measurement accuracy when recording the position and size of an object are comparable to those in the previous example of logistics automation.
  • FIG 1 shows possible cross-sectional shapes of an autarkic limit level sensor or pressure sensor according to several embodiments.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a limit level sensor according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a plan view of the sensor from FIG. 2.
  • Fig. 4 shows a container with a limit level sensor according to a
  • FIG. 5 shows the container of FIG. 4 with a fill level below the limit level.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a pressure sensor according to a
  • Embodiment. 7 shows a perspective illustration of a limit level sensor according to an embodiment.
  • FIG. 8 shows a top view of the sensor of FIG. 7. Detailed description of embodiments
  • FIG. 1 shows cross-sectional views of various sensors, which may be point level sensors or pressure sensors, according to various embodiments.
  • the first sensor 100 has an octagonal cross section
  • the second sensor 100 has a hexagonal cross section
  • the third sensor 100 has a round cross section.
  • the third sensor can be designed spherically.
  • the fourth sensor 100 is designed in the shape of a truncated cone, with a hemispherical underside, so that it always stands up when it is placed on the ground.
  • the self-sufficient sensor 100 makes it possible to retrofit plastic containers with this limit level sensor or pressure sensor for so-called minimum detection.
  • the sensor is completely embedded in the container and is not visible from the outside. Because the sensor is in the container, there is no disadvantage in the transport and storage of the plastic container. There is also no need for complex sensor installation. Rather, the sensor will be without Attachment placed in the plastic container. For most applications in the area of plastic containers (e.g. IBC), point level detection as a minimum indicator is sufficient (i.e. only a minimum fill level is detected). When a minimum threshold is reached, the logistics for replacing the empty container can be triggered, for example.
  • the senor is equipped with a wireless communication interface, with the aid of which it can send measurement data or signals via a WLAN network, Bluetooth, NFC or another short- or medium-range communication connection.
  • the self-sufficient sensor is typically completely closed and has the shape of a sphere, for example. At least two sensor elements are attached to the sphere. At least two sensor elements always ensure that one of the sensor elements can oscillate freely or in the medium without contact with the plastic container.
  • the sensor element can be either a mechanical oscillator (oscillating fork, paddle, rod, membrane) or an impedance limit switch. The switching point can be set using the housing dimensions.
  • Fig. 2 shows a point level sensor with two vibrating fork sensor elements in a cross-sectional view.
  • the sensor elements 102, 103 are each accommodated in an indentation 104 which protects them from touching the container bottom or the container wall.
  • the housing 101 has a polygonal cross section and is designed mirror-symmetrically.
  • FIG. 3 shows a top view of the autarkic sensor of FIG. 2. It can be seen here that the indentation 104 is cylindrical. In particular, drainage channels 105 can be provided.
  • FIG. 4 shows a container 200, in particular a transport container, in which filling material 201 is located.
  • the sensor 100 is located at the bottom of the container and has been aligned so that the sensor element 102 can measure freely.
  • FIG. 5 shows the container of FIG. 4 at a very low level.
  • the sensor element 102 is now located above the product surface, so that the sensor detects a minimum fill level, that is to say outputs a limit level warning.
  • the coverage status is, for example, transmitted cyclically, for example every four hours, to the cloud and can be accessed by the user at will.
  • the fill level can be determined in addition to the limit level.
  • An example of this can be seen in FIG. 6, each with a pressure measuring cell 106 in one of the two opposite indentations 104.
  • the sensor housing 101 consists essentially of pentagonal segments.
  • the opposing arrangement of two sensor elements 102, 103 ensures that, regardless of the position of the limit level sensor, at least one of the sensor elements is always at a sufficient distance from the container bottom and from the container wall for an undisturbed measurement.
  • the cylindrical indentation 104 which protects the sensor element 102, can also be seen clearly.
  • the drainage channels 105 are designed in the form of slots in the housing, so that the filling material can flow laterally into the indentation 104 and can also flow out of it.
  • FIG. 8 shows a plan view of the sensor from FIG. 7.

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Abstract

Autarker Grenzstandsensor oder Drucksensor zum Aufliegen auf dem Boden des Behälters während der Messung, ohne Befestigung an dem Behälter oder einer anderweitigen Einrichtung.

Description

Autarker Grenzstand- oder Drucksensor Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Prozessmesstechnik und die Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung einen autarken Grenzstandsensor, einen autarken Drucksensor, und, allgemeiner, einen autarken Füllstandsensor, sowie die Verwendung eines autarken Grenzstandsensors oder Drucksensors zum Detektieren eines Grenzstands, eines Füllstands oder Drucks eines Füllguts in einem Behälter, insbesondere einem Transportbehälter.
Technischer Hintergrund
Grenzstandsensoren, Füllstandsensoren oder Drucksensoren können autark eingerichtet sein. Hierfür weisen sie eine interne Energieversorgung auf, welche sie von einer externen Energieversorgung unabhängig macht. Zur Kommunikation kann insbesondere eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer WLAN-Schnittstelle oder einer Bluetooth-Schnittstelle.
Die Grenzstandsensoren, Drucksensoren oder Füllstandsensoren sind typischerweise an einer Behälteröffnung oder der Behälterwand angebracht. Sie können sich aber auch außerhalb des Behälters befinden, insbesondere wenn es sich um einen Kunststoffbehälter handelt, beispielsweise einen IBC-Behälter. Radarsensoren, die zur Grenzstands- oder Füllstandsbestimmung eingesetzt werden, können das Sendesignal durch die Wand des Kunststoffbehälters hindurchstrahlen und den berechneten Messwert dann drahtlos an eine Cloud oder einen externen Server übermitteln.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bestimmung von Grenzständen, Drücken oder Füllständen zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen autarken
Grenzstandsensor und einen autarken Drucksensor, der für die
Grenzstandsbestimmung oder (alternativ oder zusätzlich) für die
Füllstandsbestimmung eingerichtet und programmiert ist. Der Sensor ist demnach zum Detektieren eines Grenzstands oder Drucks eines Füllguts eingerichtet, insbesondere in einem Transportbehälter. Insbesondere kann er für die
Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld ausgeführt und eingerichtet sein.
Bei dem genannten Transportbehälter kann es sich um einen Kunststoffbehälter handeln, beispielsweise einen IBC-Behälter, der transportiert werden kann. Beim Transport können auf den Behälter hohe mechanische Kräfte wirken, beispielsweise Schläge oder Rüttelbewegungen. Der Grenzstandsensor oder Drucksensor ist, gemäß einer Ausführungsform, eingerichtet, diesen mechanischen Belastungen zu widerstehen. Er weist ein geschlossenes Gehäuse auf, beispielsweise aus Kunststoff, welches zum Untertauchen in dem Füllgut eingerichtet ist. Es ist somit ausreichend dicht, sodass die im Inneren befindliche Elektronik geschützt ist. Der autarke Sensor weist eine Sensorelementeanordnung auf, mit einem oder mehreren Sensorelementen. Die Sensorelemente sind in oder an dem Gehäuse angeordnet und eingerichtet, Messdaten zu erfassen, aus welchen sich berechnen lässt, ob der Grenzstand erreicht ist oder wie hoch der Druck ist. Die Sensorelemente können in Form von Schwinggabeln, Paddeln, Stäben oder Membranen ausgeführt sein.
Der autarke Grenzstandsensor oder Drucksensor ist zum Aufliegen auf den Boden des Behälters während der Messung ausgeführt, ohne dass er an den Behälter oder einer anderweitigen Halteeinrichtung befestigt ist.
Der Sensor kann so ausgeführt sein, dass er durch eine Behälteröffnung in den Behälter abgelassen werden kann. Im einfachsten Fall kann er in das Füllgut fallengelassen werden. Wenn er den Boden des Behälters erreicht, führt seine Form und Gewichtsverteilung dazu, dass der Sensor eine Standposition einnimmt, in welcher zumindest eines der Sensorelemente ungehindert von der Behälterwand messen kann. Beispielsweise ist die Form und Gewichtsverteilung derart, dass der Sensor stets aufrecht steht, in Form eines Stehaufmännchens.
Hierfür kann er beispielsweise eine halbkugelförmige Unterseite aufweisen, welche entsprechend schwer ist, und ein Sensorelement an seiner kegel- oder kegelstumpfförmigen Spitze. Das Gehäuse kann aber auch vollständig kugelförmig ausgeführt sein oder einen mehreckigen Gehäusequerschnitt aufweisen, beispielsweise einen sechs- oder achteckigen Gehäusequerschnitt.
Die Außenform des Gehäuses und die Gewichtsverteilung im Grenzstandsensor oder Drucksensor können also derart aufeinander abgestimmt sein, dass stets zumindest eines der Sensorelemente ungehindert von der Behälterwand im Füllgut messen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich der Schwerpunkt des Grenzstandsensors oder Drucksensors unterhalb seines Mittelpunkts befindet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse eine Einbuchtung auf, in welcher eines der Sensorelemente angeordnet ist. Es kann für jedes der Sensorelemente eine solche Einbuchtung vorgesehen sein.
Das Sensorelement wird durch die Einbuchtung vor einer Berührung des Behälterbodens geschützt, unabhängig von der Orientierung des Sensors. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Sensorelement nicht „hervorsteht“, mit anderen Worten kürzer ist, als die Tiefe der Einbuchtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Sensor eine Auswerteelektronik auf, welche eingerichtet ist zu entscheiden, welches der Sensorelemente zum Detektieren des Grenzstands oder des Drucks des Füllguts verwendet wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Auswerteelektronik immer das jeweils geeignetste Sensorelement zur Messung verwendet. Hierfür kann zunächst eine Messung von allen Sensorelementen durchgeführt werden und die Auswerteelektronik entscheidet dann bei der Auswertung der Messdaten, welches Sensorelement das beste Messergebnis liefert.
Auch können die Messungen anderer Sensorelemente zum Plausibilitätscheck verwendet werden. Stimmen beispielsweise zwei Messergebnisse überein, kann relativ sicher davon ausgegangen werden, dass die Messung korrekt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sensorelementeanordnung (mindestens) zwei Sensorelemente auf, die gegenüber voneinander angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse spiegelsymmetrisch ausgebildet. Auch kann es mehrere Spiegelachsen aufweisen, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines autarken Grenzstandsensors oder Drucksensors, wie oben und im Folgenden beschrieben, zum Detektieren eines Grenzstands, eines Füllstands oder eines Drucks eines Füllguts in einem Transportbehälter, ohne dass der Grenzstandsensor oder Drucksensor am oder im Behälter oder anderswo befestigt ist. Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D- Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der
Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Werden in der Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so beschreiben diese gleiche oder ähnliche
Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt mögliche Querschnittsformen eines autarken Grenzstandsensors oder Drucksensors gemäß mehrerer Ausführungsformen.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Grenzstandsensors gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Sensor der Fig. 2. Fig. 4 zeigt einen Behälter mit einem Grenzstandsensor gemäß einer
Ausführungsform. Fig. 5 zeigt den Behälter der Fig. 4 mit einem Füllstand unterhalb des Grenzstands.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Drucksensors gemäß einer
Ausführungsform. Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Grenzstandsensors gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Sensor der Fig. 7. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt Querschnittsansichten verschiedener Sensoren, bei denen es sich um Grenzstandsensoren oder Drucksensoren hadeln kann, gemäß verschiedener Ausführungsformen.
Der erste Sensor 100 weist einen achteckigen Querschnitt auf, der zweite Sensor 100 einen sechseckigen Querschnitt und der dritte Sensor 100 einen runden Querschnitt. Beispielsweise kann der dritte Sensor kugelförmig ausgestaltet sein. Der vierte Sensor 100 ist Kegelstupfförmig ausgeführt, mit einer halbkugelförmigen Unterseite, so dass er sich stets aufstellt, wenn er auf den Boden gesetzt wird.
Durch den autarken Sensor 100 ist es möglich, Kunststoffbehälter nachträglich mit diesem Grenzstandsensor oder Drucksensor für eine sog. Minimum-Detektion auszurüsten. Der Sensor wird komplett in den Behälter eingelassen und ist von außen nicht sichtbar. Dadurch, dass der Sensor im Behälter liegt, ergibt sich kein Nachteil beim Transport und bei der Lagerung der Kunststoffbehälter. Es ist auch keine aufwändige Sensormontage notwendig. Der Sensor wird vielmehr ohne Befestigung in den Kunststoffbehälter gelegt. Für die meisten Anwendungen im Bereich von Kunststoffbehältern (Beispiel IBC) ist eine Grenzstanddetektion als Min- Melder ausreichend (es erfolgt also nur eine Detektion eines minimalen Füllstands). Bei Erreichen einer Min-Schwelle kann beispielsweise die Logistik zum Austausch des leeren Behälters getriggert werden.
Hierfür ist der Sensor mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgerüstet, mithilfe welcher er über ein WLAN-Netz, mittels Bluetooth, NFC oder einer anderen kurz- oder mittelreichweitigen Kommunikationsverbindung Messdaten oder Signale absetzen kann. Der autarke Sensor ist typischerweise komplett geschlossen und hat beispielsweise die Form einer Kugel. In der Kugel sind mindestens zwei Sensorelemente angebracht. Durch mindestens zwei Sensorelemente ist stets gewährleistet, dass eines der Sensorelemente ohne Kontakt zum Kunststoffbehälter frei bzw. im Medium schwingen kann. Beim Sensorelement kann es sich sowohl um einen mechanischen Schwinger (Schwinggabel, Paddel, Stab, Membran) oder aber auch um einen Impedanzgrenzschalter handeln. Durch die Gehäuseabmessungen kann der Schaltpunkt eingestellt werden.
Fig. 2 zeigt einen Grenzstandsensor mit zwei Schwinggabelsensorelementen in einer Querschnittdarstellung. Insbesondere ist zu sehen, wie die Sensorelemente 102, 103 in jeweils einer Einbuchtung 104 untergebracht sind, welche sie vor einer Berührung des Behälterbodens oder der Behälterwand schützt. Das Gehäuse 101 weist einen mehreckigen Querschnitt auf und ist spiegelsymmetrisch ausgeführt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den autarken Sensor der Fig. 2. Man erkennt hier, dass die Einbuchtung 104 zylinderförmig ist. Insbesondere können Abtropfrinnen 105 vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt einen Behälter 200, insbesondere einen Transportbehälter, in dem sich Füllgut 201 befindet. Der Sensor 100 befindet sich am Boden des Behälters und hat sich so ausgerichtet, dass das Sensorelement 102 frei messen kann. Fig. 5 zeigt den Behälter der Fig. 4, bei sehr niedrigem Füllstand. Das Sensorelement 102 befindet sich nun oberhalb der Füllgutoberfläche, sodass der Sensor einen Min-Füllzustand detektiert, also eine Grenzstandwarnung ausgibt. Der Bedeckungszustand wird beispielsweise zyklisch, zum Beispiel alle vier Stunden, in die Cloud übertragen und kann vom Anwender nach Belieben abgegriffen werden.
Wird als Sensorelement eine Druckmesszelle verwendet, kann zusätzlich zum Grenzstand der Füllstand ermittelt werden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 6 zu sehen, mit jeweils einer Druckmesszelle 106 in einer der beiden gegenüberliegenden Einbuchtungen 104.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Grenzstandsensors gemäß einer Ausführungsform. Das Sensorgeäuse 101 besteht im Wesentlichen aus fünfeckigen Segmenten. Durch die gegenüberliegende Anordnung von zwei Sensorelementen 102, 103 (wobei das untere Sensorelement 103 nicht zu sehen ist) wird erreicht, dass unabhängig von der Lage des Grenzstandsensors stets mindestens eines der Sensorelemente einen für eine ungestörte Messung ausreichenden Abstand zum Behälterboden und zur Behälterwand aufweist.
Gut ist auch die zylinderförmige Einbuchtung 104 zu erkennen, welche das Sensorelement 102 schützt. Die Abtropfrinnen 105 sind in Form von Schlitzen im Gehäuse ausgeführt, so dass das Füllgut seitlich in die Einbuchtung 104 einfließen und auch daraus abfließen kann.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Sensor der Fig. 7.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Patentansprüche 1. Autarker Grenzstandsensor oder Drucksensor (100), eingerichtet zum
Detektieren eines Grenzstands oder Drucks eines Füllguts (201) in einem Transportbehälter (200), aufweisend: ein geschlossenes Gehäuse (101), welches zum Untertauchen in dem Füllgut eingerichtet ist; eine Sensorelementeanordnung mit einem oder mehreren Sensorelementen
(102, 103), die in oder an dem Gehäuse angeordnet sind; wobei der autarke Grenzstandsensor oder Drucksensor zum Aufliegen auf dem Boden des Behälters während der Messung ausgeführt ist, ohne Befestigung an dem Behälter.
2. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Außenform des Gehäuses (101) und die Gewichtsverteilung im Grenzstandsensor oder Drucksensor derart gestaltet sind, dass stets zumindest eines der Sensorelemente (102, 103) ungehindert von der Behälterwand im Füllgut messen kann.
3. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (101) kugelförmig ausgeführt ist.
4. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach Anspruch 3, und wobei sich der Schwerpunkt des Grenzstandsensors oder Drucksensors unterhalb des Mittelpunkts des Gehäuses befindet.
5. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der Ansprüche 1 oder
2, wobei das Gehäuse (101) einen polygonalen Querschnitt aufweist, insbesondere einen sechseckigen oder achteckigen Querschnitt.
6. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (101) eine Einbuchtung (104) aufweist, in welcher eines der Sensorelemente (102, 103) angeordnet ist.
7. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach Anspruch 6, wobei das Sensorelement (102, 103) durch die Einbuchtung (104) vor einer
Berührung des Behälterbodens geschützt ist.
8. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend: eine Auswerteelektronik (105), welche eigerichtet ist zu entscheiden, welches der Sensorelemente (102, 103) zum Detektieren des Grenzstands oder des Drucks des Füllguts (201) verwendet wird.
9. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorelementeanordnung zwei Sensorelemente (102, 103) aufweist, die gegenüber voneinander angeordnet sind.
10. Autarker Grenzstand- oder Drucksensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (101) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
11. Verwendung eines autarken Grenzstandsensors oder Drucksensors (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Detektieren eines Grenzstands, eines Füllstands oder eines Drucks eines Füllguts (201) in einem Transportbehälter, ohne dass der Grenzstandsensor oder Drucksensor am oder im Behälter befestigt ist.
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