WO2022074045A1 - Device for the dispensing of nutrients - Google Patents

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WO2022074045A1 PCT/EP2021/077530 EP2021077530W WO2022074045A1 WO 2022074045 A1 WO2022074045 A1 WO 2022074045A1 EP 2021077530 W EP2021077530 W EP 2021077530W WO 2022074045 A1 WO2022074045 A1 WO 2022074045A1
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Nadja Hüdepohl
Paul Krampe
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Vogelsang Gmbh & Co. Kg
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Abstract

The invention relates to a measurement arrangement for detecting the nutrient content in particle-laden liquids, comprising: a pipeline section which connects an inlet opening to an outlet opening and defines a through-flow direction from the inlet opening to the outlet opening, a sensor device which is arranged within the pipeline section and has a spectroscopy unit having a sensor surface, the sensor surface facing the outlet opening. The invention is characterized in that the sensor surface is inclined relative to the through-flow direction.

Description

Vorrichtung zur Nährstoffausbringung Nutrient application device
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Erfassung des Nährstoffgehalts in partikelbeladenen Flüssigkeiten. The invention relates to a measuring arrangement for detecting the nutrient content in particle-laden liquids.
Die Erfassung des Nährstoffgehalts in partikelbeladenen Flüssigkeiten ist in verschiedenen Anwendungen notwendig. Beispielsweise muss in Biogasreaktoren der Nährstoffgehalt be- stimmt werden, um einen effizienten und kontrollierten Ablauf des Biogasprozesses innerhalb des Reaktors zu erzielen oder um den Nährstoffgehalt der Biomasse innerhalb des Reaktors zu bestimmen, wenn diese auf einer Freifläche ausgebracht werden soll. Zu diesem Zweck ist es bekannt, innerhalb des Biogasreaktors mit einer Sonde den Nährstoffgehalt zu bestimmen oder eine Probe aus dem Biogasreaktor zu entnehmen und diese in einer Laboruntersuchung zu analysieren, um den Nährstoffgehalt im Biogasreaktor zu bestimmen. Eine solche Lösung ist aus EP 1 997 901 B1 bekannt. The detection of the nutrient content in particle-laden liquids is necessary in various applications. For example, the nutrient content must be determined in biogas reactors in order to achieve an efficient and controlled flow of the biogas process within the reactor or to determine the nutrient content of the biomass within the reactor if it is to be spread on an open space. For this purpose, it is known to use a probe to determine the nutrient content within the biogas reactor or to take a sample from the biogas reactor and analyze it in a laboratory test in order to determine the nutrient content in the biogas reactor. Such a solution is known from EP 1 997 901 B1.
Die Nährstoffbestimmung mittels Probenahme oder Sonde im Behälter hat den Vorteil, dass ein den Sensor beschädigender Einfluss durch die mechanische Einwirkung von Partikeln in der Flüssigkeit reduziert oder insgesamt vermieden werden kann, zugleich aber nährstoffrelevante Partikel in der Flüssigkeit bei der Messung erfasst werden können. Dies wird erreicht, indem die Sonde vorsichtig in die Flüssigkeit eingesetzt und entnommen wird, sodass keine schädigenden Relativgeschwindigkeiten zwischen Sonde und den Partikeln in der Flüssigkeit auftreten, bzw. indem die entnommene Probe quasi ruhend dem Sensor zugeführt wird. Grundsätzlich problematisch an der Nährstoffbestimmung durch lokale Probenahme in einem Behälter ist es, dass lokale Konzentrationsschwankungen zu Messergebnissen führen können, die nicht repräsentativ für das gesamte Flüssigkeitsvolumen in dem Behälter sind Um eine solche inhomogene Nährstoffverteilung aufgrund lokaler, beispielsweise temperaturbedingter Unterschiede in der Reaktionsintensität oder aufgrund frischer Biomassezufuhrmengen hierbei nicht messverfälschend Einfluss nehmen zu lassen, ist es bekannt, mehrere Proben aus unterschiedlichen Sektoren und unterschiedlichen Höhen zu nehmen bzw. an entsprechend mehreren Orten innerhalb des Biogasreaktors eine Messung durchzuführen. Dies ist allerdings aufwendig und zeitraubend, da es -je nach Behältergröße und Durchmischungseffekten nur bei einer Anzahl von >10 oder noch mehr lokal beabstandeten Probenahmen zu einem repräsentativen, gemitteltem Messergebnis führt. The nutrient determination by means of sampling or probe in the container has the advantage that an influence damaging the sensor through the mechanical action of particles in the liquid can be reduced or avoided altogether, but at the same time nutrient-relevant particles in the liquid can be recorded during the measurement. This is achieved by carefully inserting and removing the probe into the liquid so that no damaging relative velocities occur between the probe and the particles in the liquid, or by feeding the sample taken to the sensor in a quasi-static state. The fundamental problem with determining nutrients by taking local samples in a container is that local concentration fluctuations can lead to measurement results that are not representative of the entire volume of liquid in the container In order not to let the amounts of biomass supplied have an influence on the measurement, it is known to take several samples from different sectors and different heights or to carry out a measurement at correspondingly several locations within the biogas reactor. However, this is complex and time-consuming because, depending on the container size and mixing effects, it only leads to a representative, averaged measurement result if there are more than 10 or even more locally spaced samples.
Eine weitere Anwendung, in welcher der Nährstoffgehalt in einer partikelbeladenen Flüssigkeit eine wichtige Prozesseinflussgröße ist, tritt durch die Notwendigkeit auf, nährstoffhaltige Flüssigkeiten, wie beispielsweise Gülle oder sonstige Biomassen solcherart auf Freiflächen auszubringen, dass keine zu hohe Konzentration von Nährstoffen lokal verursacht wird. Es ist bekannt, hierfür bestimmte Ausbringtechniken, die die nährstoffhaltige Flüssigkeit beispielsweise durch Einbringtechnik in die Erde einarbeiten, einzusetzen. Es ist weiterhin bekannt, nach dem oberflächlichen Ausbringen durch eine nachfolgende Bodenbearbeitung die ausgebrachte Flüssigkeit in den Boden einzuarbeiten. Grundsätzlich kann dies zwar zu einer Homogenisierung und einer Vermeidung einer Geruchsbelastung führen, jedoch kann eine lokale übermäßige Nährstoffeinbringung nicht zuverlässig verhindert werden. Another application, in which the nutrient content in a particle-laden liquid is an important process influencing variable, occurs due to the need to spread nutrient-containing liquids, such as liquid manure or other biomasses, on open spaces in such a way that no too high a concentration of nutrients is caused locally. It is known to use specific application techniques for this purpose, which incorporate the nutrient-containing liquid into the soil, for example by application technology. It is also known, after the surface has been applied, to incorporate the applied liquid into the soil by subsequent tillage. In principle, this can lead to homogenization and avoidance of odor pollution, but local excessive nutrient input cannot be reliably prevented.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Austrag solcher nährstoffhaltiger Flüssigkeiten in effizienter Weise und unter Vermeidung von lokalen Konzentrationsspitzen erreicht wird. The object of the invention is to provide a method with which the discharge of such nutrient-containing liquids is achieved in an efficient manner and while avoiding local concentration peaks.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messanordnung zur Erfassung des Nährstoffgehalts in partikelbeladenen Flüssigkeiten, umfassend: einen Rohrleitungsabschnitt, der eine Einlassöffnung mit einer Auslassöffnung verbindet und eine Durchströmungsrichtung von der Einlass- zur Auslassöffnung definiert, eine Sensorvorrichtung, die innerhalb des Rohrleitungsabschnitts angeordnet ist, mit einer Spektroskopieeinheit, umfassend eine Sensorfläche, wobei die Sensorfläche der Auslassöffnung zugewandt ist. This object is achieved by a measuring arrangement for detecting the nutrient content in particle-laden liquids, comprising: a pipe section that connects an inlet opening to an outlet opening and defines a flow direction from the inlet to the outlet opening, a sensor device that is arranged within the pipeline section, with a spectroscopy unit comprising a sensor surface, wherein the sensor surface faces the outlet opening.
Mit der erfindungsgemäßen Messanordnung wird es möglich, in einem Rohrabschnitt den Nährstoffgehalt der durch den Rohrabschnitt geförderten Flüssigkeit spektroskopisch zu erfassen. Unter Nährstoffen sind hierbei jegliche mittels Spektroskopie erfassbaren Stoffe zu verstehen. Erfindungsgemäß wird eine Sensorvorrichtung eingesetzt, die eine Spektroskopieeinheit umfasst. Mit dieser Anordnung wird eine Sensorvorrichtung eingesetzt, die zu präzisen Messungen zahlreicher unterschiedlicher Stoffe in der Lage ist und durch die Anordnung innerhalb des Rohrabschnitts ermöglicht, eine Echtzeitbestimmung des Nährstoffgehalts innerhalb der Flüssigkeit, die den Rohrabschnitt durchströmt, durchzuführen. With the measuring arrangement according to the invention, it is possible to spectroscopically detect the nutrient content of the liquid conveyed through the pipe section in a pipe section. Nutrients are to be understood here as meaning any substances which can be detected by means of spectroscopy. According to the invention, a sensor device is used that includes a spectroscopy unit. With this arrangement a sensor device is employed which is capable of precise measurements of many different substances and, by being located within the pipe section, enables a real-time determination of the nutrient content within the liquid flowing through the pipe section to be made.
Diese Echtzeit-Messung wird ermöglicht, indem die Sensorfläche der Austrittsöffnung des Rohrabschnitts zugewandt ist, also stromabgewandt ausgerichtet ist. Durch diese Anordnung wird es möglich, die Messung effizient durchzuführen, da in der Flüssigkeit enthaltene dichte Partikel nicht das Messergebnis verfälschen und auch nicht die Sensorfläche beschädigen können. Durch diese spezifische Anordnung der Sensorfläche wird die Möglichkeit eröffnet, eine Echtzeitbestimmung mittels Spektroskopie in einer strömenden, partikelbeladenen Flüssigkeit durchzuführen und somit jenseits von einer allgemeinen Bestimmung des Nährstoffgehalts in der Flüssigkeit, gegebenenfalls auch einer über mehrere Messstellen gemittelten Bestimmung des Nährstoffgehalts, kann die Ausbringung der nährstoffhaltigen Flüssigkeit auf einer Freifläche in Abhängigkeit des jeweils bei der Durchströmung des Rohrabschnitts im Zuge der Ausbringung selbst ermittelten Nährstoffgehalts gesteuert werden. This real-time measurement is made possible by the fact that the sensor surface faces the outlet opening of the pipe section, that is to say it is oriented away from the stream. This arrangement makes it possible to carry out the measurement efficiently, since dense particles contained in the liquid cannot falsify the measurement result and cannot damage the sensor surface. This specific arrangement of the sensor surface opens up the possibility of carrying out a real-time determination by means of spectroscopy in a flowing, particle-laden liquid and thus beyond a general determination of the nutrient content in the liquid, if necessary also a determination of the nutrient content averaged over several measuring points, the application of the nutrient-containing liquid can be controlled on an open area depending on the nutrient content determined in each case when flowing through the pipe section in the course of the application itself.
Grundsätzlich ist unter einer der Auslassöffnung abgewandten Ausrichtung der Sensorfläche zu verstehen, dass die Sensorfläche solcherart innerhalb des Rohrabschnitts angeordnet ist, dass in der Flüssigkeit mitgeführte Partikel, die sich entlang der Strömungsrichtung durch den Rohrabschnitt bewegen, nicht direkt aus dieser Bewegung auf die Sensorfläche aufprallen können. Ebenso wenig sollen solche Partikel, die sich in Strömungsrichtung durch den Rohrabschnitt bewegen, parallel zur Sensorfläche sich bewegen und auf diese Weise entlang der Strömungsfläche streifen können. Die Sensorfläche soll also auch nicht parallel zur Strömungsrichtung durch den Rohrabschnitt ausgerichtet sein. Der Normalenvektor der Sensorfläche weist demzufolge eine Vektorkomponente auf, die in Richtung der Auslassöffnung weist. Durch diese Anordnungsweise wird erreicht, dass insbesondere die dichteren, in der Flüssigkeit mitströmenden Partikel, wie beispielsweise kleine Steine oder Sand, die als Fremdkörper eine Beschädigung des Sensors verursachen können, nicht mit hoher Aufprallgeschwindigkeit auf den Sensor auftreffen können oder dass diese dichteren Partikel überhaupt auf den Sensor auftreffen. Demgegenüber können weniger dichte Partikel wie organische Substanzen, beispielsweise pflanzliche Reste, Holzspäne oder Faserreste, die als nährstoffrelevante Partikel von der Messung erfasst werden sollen, auf den Sensor auftreffen und damit auch die an oder in diesen weniger dichten Partikeln enthaltenen Nährstoffe in die Nährstoffmessung einfließen. Durch die strömungsabgewandte Lage des Sensors wird also eine Selektion der auftreffenden Partikel nach deren Dichte und eine Verminderung der Auftreffgeschwindigkeit erzielt. Beides führt dazu, dass dichtere Partikel den Sensor nicht oder zumindest weniger beschädigen können. Zugleich wird eine Verfälschung der Messergebnisse verhindert, weil an den weniger dichten Partikeln anhaftende Nährstoffe oder darin enthaltene Nährstoffe durch die Messung erfasst werden, da diese weniger dichten Partikel auf den Sensor treffen. Basically, an orientation of the sensor surface facing away from the outlet opening means that the sensor surface is arranged within the pipe section in such a way that particles entrained in the liquid, which move along the direction of flow through the pipe section, cannot directly impact the sensor surface from this movement . Particles that move through the pipe section in the direction of flow should also not be able to move parallel to the sensor surface and in this way be able to graze along the flow surface. The sensor surface should therefore also not be aligned parallel to the direction of flow through the pipe section. The normal vector of the sensor surface therefore has a vector component that points in the direction of the outlet opening. This arrangement ensures that in particular the denser particles flowing with the liquid, such as small stones or sand, which as foreign bodies can cause damage to the sensor, cannot hit the sensor at high impact speeds, or that these denser particles do not hit the sensor at all hit the sensor. In contrast, less dense particles such as organic substances, such as plant residues, wood chips or fiber residues, which are to be recorded by the measurement as nutrient-relevant particles, can hit the sensor and the nutrients contained on or in these less dense particles can also flow into the nutrient measurement. Due to the position of the sensor facing away from the flow, a selection of the impacting particles according to their density and a reduction in the impact speed is achieved. Both mean that denser particles cannot damage the sensor, or at least damage it less. At the same time, a falsification of the measurement results is prevented because nutrients adhering to the less dense particles or nutrients contained therein are recorded by the measurement, since these less dense particles hit the sensor.
Als Rohrabschnitt ist im erfindungsgemäßen Sinn ein Rohr mit beidseitigem Anschluss o- der eine Rohrsektion innerhalb eines Rohres zu verstehen, in dem die Sensorfläche angeordnet ist. Ein solcher Rohrabschnitt kann auch virtuell innerhalb eines Rohres abgegrenzt sein, indem ein senkrecht zur Strömungsrichtung stehender Querschnitt vor und hinter der Sensorvorrichtung als Einlass- und Auslassöffnung zu verstehen ist. In the sense of the invention, a pipe section is to be understood as a pipe with a connection on both sides or a pipe section within a pipe in which the sensor surface is arranged. Such a pipe section can also be delimited virtually within a pipe, in that a cross section perpendicular to the flow direction in front of and behind the sensor device is to be understood as the inlet and outlet opening.
Die Sensorvorrichtung weist insbesondere die innerhalb des Rohrabschnitts angeordnete Sensorfläche auf und kann weitere Elemente, beispielsweise strömungsleitende Elemente an einem Sensorgehäuse oder signaltechnisch mit der Sensorfläche verbundene elektronische Elemente innerhalb des Rohrleitungsabschnitts aufweisen. Grundsätzlich kann sich die Sensorvorrichtung aber von außerhalb in den Rohrleitungsabschnitt hinein erstrecken und auch außerhalb des Rohrleitungsabschnitts liegende Komponenten können für die Sensorvorrichtung funktionelle Bedeutung haben. The sensor device has in particular the sensor surface arranged within the pipe section and can have further elements, for example flow-guiding elements on a sensor housing or electronic elements connected to the sensor surface for signaling purposes within the pipe section. In principle, however, the sensor device can extend from the outside into the pipeline section, and components located outside the pipeline section can also have functional significance for the sensor device.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ermöglicht auch in anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Lagerung, Verfüllung oder einem Umpumpen oder Umwälzen eine zuverlässige und schnelle Ermittlung des Nährstoffgehalts in Flüssigkeiten. The measuring device according to the invention also enables the nutrient content in liquids to be determined quickly and reliably in other applications, for example during storage, backfilling or pumping or circulating.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensorfläche geneigt zu der Durchströmungsrichtung angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Sensorfläche typischerweise/schräg zur Längsachse des Rohrabschnitts angeordnet. Als Durchströmungsrichtung ist hierbei die tatsächliche, gemittelte Bewegungsrichtung aller Flüssigkeitsteile in dem Rohrleitungsabschnitt zu verstehen, wobei grundsätzlich auf den Querschnittsbereich abzustellen ist, welcher unmittelbar stromaufwärts von der Sensorfläche liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorfläche weder parallel noch senkrecht zur Durchströmungsrichtung angeordnet, der Normalenvektor auf der Sensorfläche liegt also nicht senkrecht und auch nicht parallel zur Durchströmungsrichtung. According to a first preferred embodiment, it is provided that the sensor surface is arranged inclined to the flow direction. According to this embodiment the sensor surface is typically/obliquely arranged to the longitudinal axis of the pipe section. The direction of flow is to be understood as the actual, averaged direction of movement of all parts of the liquid in the pipeline section, whereby the cross-sectional area that is to be taken into account is that which lies directly upstream of the sensor surface. In a preferred embodiment, the sensor surface is arranged neither parallel nor perpendicular to the direction of flow, so the normal vector on the sensor surface is neither perpendicular nor parallel to the direction of flow.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensorfläche in einem Winkel von 10° bis 80° geneigt zu der Durchströmungsrichtung ausgerichtet ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Sensorfläche in einem bestimmten Winkelbereich zur Durchströmungsrichtung ausgerichtet, wobei dieser Winkelbereich von einem spitzen bis zu einem stumpfen Winkel der Sensorfläche zur Durchströmungsrichtung reicht. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass dieser Winkelbereich bei typischen Durchströmungsgeschwindigkeiten und Strömungseigenschaften der Flüssigkeit sowie bestimmten Größen und Gewichtsdichten der darin mitgeführten Partikel günstig ist, um ein Auftreffen der potentiell die Sensorfläche beschädigenden dichteren Partikel auf die Sensorfläche zuverlässig zu verhindern und zugleich die Erfassung nährstoffrelevanter weniger dichter Partikel zu erreichen. Für typische nährstoffhaltige und partikelbeladene Flüssigkeiten wie Gülle, die beispielsweise Fremdkörper wie kleine Steine, Sandpartikel, und nährstoffrelevante Partikel wie organische Substanzen sowie sonstige dichtere oder weniger dichte Partikel in einem typischen Partikelgrößenbereich mitführen, ist es besonders bevorzugt, die Sensorfläche in einem Winkel zur Durchströmungsrichtung auszurichten, der größer als 20°, 30° oder 40° ist, und es ist weiterhin bevorzugt, die Sensorfläche in einem Winkel zur Durchströmungsrichtung auszurichten, der kleiner als 75°, 70° oder 60° ist. According to a further preferred embodiment, it is provided that the sensor surface is aligned at an angle of 10° to 80° inclined to the direction of flow. According to this embodiment, the sensor surface is aligned in a specific angular range to the direction of flow, this angular range extending from an acute to an obtuse angle of the sensor surface to the direction of flow. Basically, it should be understood that this angular range is favorable for typical flow rates and flow properties of the liquid as well as certain sizes and weight densities of the particles carried along in it, in order to reliably prevent denser particles potentially damaging the sensor surface from hitting the sensor surface and at the same time to detect less dense nutrient-relevant particles reach particles. For typical nutrient-rich and particle-laden liquids such as manure, which carry foreign bodies such as small stones, sand particles, and nutrient-relevant particles such as organic substances as well as other denser or less dense particles in a typical particle size range, it is particularly preferable to align the sensor surface at an angle to the direction of flow , which is greater than 20°, 30° or 40°, and it is also preferred to align the sensor surface at an angle to the direction of flow that is less than 75°, 70° or 60°.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und stromaufwärts der Sensorfläche eine Strömungsleitfläche an dem Sensorgehäuse angeordnet ist, die in Durchströmungsrichtung ausgerichtet ist oder die in einem kleineren Winkel zur Durchströmungsrichtung geneigt angeordnet ist als die Sensorfläche. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Sensorfläche in Strömungsrichtung vorgelagert eine Strömungsleitfläche an einem Sensorgehäuse. Diese Strömungsleitfläche liegt nicht parallel zur Sensorfläche, sondern ist in einem kleineren Winkel zur Durchströmungsrichtung geneigt, insbesondere kann die Strömungsleitfläche auch parallel zur Durchströmungsrichtung ausgerichtet sein oder der Einlassöffnung zugewandt sein. Hierdurch entsteht in dem Oberflächenverlauf zwischen der Strömungsleitfläche und der Sensorfläche ein Knick, der zu einem günstigen Strömungsverhalten, insbesondere einem durch Strömungs- und Trägheitskräfte bedingten Ablösen der Strömung oder der in der Flüssigkeit mitgeführten dichteren Partikel von dem Sensorgehäuse führen kann, wodurch diese dichteren Partikel nicht auf die Sensorfläche aufprallen können oder an dieser entlangstreifen können. Grundsätzlich ist es hierbei bevorzugt, wenn durch die Zusammenwirkung der stromaufwärts gelegenen Strömungsleitfläche vor der Sensorfläche und der Sensorfläche eine Wirkung einer Fliehkraftabscheidung der gegenüber der Flüssigkeit dichteren Partikel erzielt wird, um zuverlässig zu vermeiden, dass Partikel die Sensorfläche beschädigen können. It is even more preferred if the sensor surface is formed on a sensor housing and a flow guide surface is arranged on the sensor housing upstream of the sensor surface, which is aligned in the flow direction or is arranged inclined at a smaller angle to the flow direction than the sensor surface. According to this embodiment, a flow guide surface on a sensor housing is upstream of the sensor surface in the direction of flow. This flow control surface is not parallel to the sensor surface, but is inclined at a smaller angle to the flow direction; in particular, the flow control surface can also be aligned parallel to the flow direction or face the inlet opening. This creates a kink in the surface profile between the flow guide surface and the sensor surface can lead to a favorable flow behavior, in particular a detachment of the flow or the denser particles entrained in the liquid from the sensor housing caused by flow and inertial forces, as a result of which these denser particles cannot impact on the sensor surface or can graze along it. In principle, it is preferred here if the interaction of the upstream flow guide surface in front of the sensor surface and the sensor surface produces an effect of centrifugal separation of the particles that are denser than the liquid, in order to reliably prevent particles from damaging the sensor surface.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn hierbei die Strömungsleitfläche so ausgerichtet ist, dass die Strömung durch den Rohrabschnitt bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 m/s und 20m/s in einem Übergangsabschnitt zwischen der Strömungsleitfläche und der Sensorfläche von dem Sensorgehäuse abreißt. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Abriss der Strömung von dem Sensorgehäuse bzw. der daran ausgebildeten Sensorfläche bei einer typischen Strömungsgeschwindigkeit erzielt. Hierbei ist zu verstehen, dass dieses Abreißen als eine Unterbrechung der laminar anliegenden Strömung an dem Sensorgehäuse und der Sensorfläche zu verstehen ist, also eine Rückströmung, Wirbelbildung oder sonstige turbulente Strömungsform beinhaltet. Durch ein solches Abreißen wird zuverlässig ein Fernhalten von Partikeln von der Sensorfläche bewirkt, da diese den durch das Abreißen bedingten Strömungsformen nicht folgen können und folglich nicht auf die Sensorfläche treffen können. Dieser Abriss der Strömung ist im Wesentlichen durch die Strömungsgeschwindigkeit bedingt, weitere theoretische physikalische Einflussgrößen wie die Viskosität der Flüssigkeit, die Dichte der Flüssigkeit und die Dichte der Partikel sind in einem weiten, in der Praxis typisch auftretenden Bereich zu vernachlässigen. Grundsätzlich kann die bevorzugt in der Messanordnung gemessene Flüssigkeit Eigenschaften aufweisen, die folgende Wertebereiche aufweisen: dynamische Viskosität zwischen 0,5 und 200mPa*s; Rohdichte zwischen 800 und 1300g/l; Trockensubstanzgehalt in Gew.-% der Originalsubstanz 0,1 bis 40 Gew.-%. Die in der Flüssigkeit mitgeführten Fremdkörper und nährstoffrelevanten Partikel können beispielsweise eine Größe (durchschnittliche Abmessung) zwischen 0,04 und 25mm haben. It is even more preferred if the flow guide surface is aligned in such a way that the flow through the pipe section breaks away from the sensor housing at a predetermined flow speed between 1 m/s and 20 m/s in a transition section between the flow guide surface and the sensor surface. According to this embodiment, the flow is separated from the sensor housing or the sensor surface formed thereon at a typical flow rate. It is to be understood here that this tearing off is to be understood as an interruption of the laminar flow on the sensor housing and the sensor surface, that is to say includes a reverse flow, eddy formation or other turbulent flow form. Such a tearing off reliably keeps particles away from the sensor surface, since they cannot follow the flow patterns caused by the tearing off and consequently cannot hit the sensor surface. This break in the flow is essentially due to the flow speed, other theoretical physical influencing variables such as the viscosity of the liquid, the density of the liquid and the density of the particles are negligible in a wide range that typically occurs in practice. In principle, the liquid preferably measured in the measuring arrangement can have properties which have the following value ranges: dynamic viscosity between 0.5 and 200 mPa*s; bulk density between 800 and 1300g/l; Dry substance content in % by weight of the original substance 0.1 to 40% by weight. The foreign bodies and nutrient-relevant particles carried along in the liquid can, for example, have a size (average dimension) between 0.04 and 25 mm.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und an dem Sensorgehäuse ein Abweiser angeordnet ist, der über die Sensorfläche hinaussteht. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet, worunter zu verstehen ist, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse befestigt, darin eingebettet oder in ein Sensor- gehäuse eingelassen ist, und an dem Sensorgehäuse ist ein Abweiser befestigt oder ausgebildet. Dieser Abweiser steht über die Sensorfläche hinaus, worunter zu verstehen ist, dass der Abweiser in Richtung des durchströmten Bereichs des Rohrleitungsabschnitts über eine Ebene, die fluchtend zu der Sensorfläche ist, hinüberragt. Der Abweiser steht also weiter in Richtung der durchströmenden Flüssigkeit vor als die Ebene der Sensorfläche. Bei dem Abweiser kann es sich um ein strömungsleitendes Element, wie beispielsweise einen Spoiler, eine Strömungsabrisskante oder dergleichen handeln. Der Abweiser kann über die gesamte Breite der Sensorfläche sich erstrecken, wobei als Breite eine Ausdehnung quer zur Strömungsrichtung verstanden wird, oder er kann nur einen Teilbereich dieser Breite der Sensorfläche abdecken. Der Abweiser kann aus einer kontinuierlichen geometrischen Erhöhung oder einem Vorsprung bestehen oder durch mehrere einzelne solche Erhöhungen oder Vorsprünge ausgebildet sein. Durch den Abweiser kann eine Ablösung der Strömung von dem Sensorgehäuse befördert werden und ein Abweisen von Fremdkörpern von der Sensorfläche zusätzlich unterstützt werden, um einen Kontakt zwischen solchen Fremdkörpern und der Sensorfläche, insbesondere einen beschädigenden Kontakt zuverlässig zu verhindern oder über einen größeren Strömungsgeschwindigkeitsbereich oder Viskositätsbereich oder einen größeren Bereich von Partikeldichten zu gewährleisten. According to a further preferred embodiment, it is provided that the sensor surface is formed on a sensor housing and a deflector is arranged on the sensor housing, which protrudes beyond the sensor surface. According to this embodiment, the sensor surface is formed on a sensor housing, by which is to be understood that the sensor surface is attached to a sensor housing, embedded therein or in a sensor housing is embedded, and on the sensor housing, a deflector is attached or formed. This deflector protrudes beyond the sensor surface, which means that the deflector protrudes in the direction of the area of the pipeline section through which flow occurs, beyond a plane that is flush with the sensor surface. The deflector therefore protrudes further in the direction of the liquid flowing through than the plane of the sensor surface. The deflector can be a flow-guiding element, such as a spoiler, a stall edge or the like. The deflector can extend across the entire width of the sensor surface, width being understood to mean an extent transverse to the direction of flow, or it can only cover a portion of this width of the sensor surface. The deflector can consist of a continuous geometric elevation or a projection or be formed by several individual elevations or projections of this type. The deflector can promote a detachment of the flow from the sensor housing and additionally support the deflection of foreign bodies from the sensor surface in order to reliably prevent contact between such foreign bodies and the sensor surface, in particular a damaging contact, or over a larger flow velocity range or viscosity range or to ensure a wider range of particle densities.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Messanordnung fortgebildet durch eine Reinigungsdüse, die ausgerichtet ist, um ein Reinigungsfluid auf die Sensorfläche abzugeben. Durch eine solche Reinigungsanordnung kann eine Sensorfläche wirksam von Partikeln und Ablagerungen gereinigt werden, welche anderenfalls die Messung verfälschen würden. So kann eine reproduzierbare Ausgangssituation für eine Messung erfolgen oder es kann durch regelmäßiges Reinigen eine Verschmutzung der Sensorfläche verhindert werden und ein konstanter und reproduzierbarer Zustand der Sensorfläche für wiederholte Messungen mit gegebener Vergleichbarkeit erzeugt werden. Eine Reinigungsdüse eignet sich einerseits dazu, um Sensorflächen mit beliebiger Ausrichtung, gegebenenfalls also auch der Strömung zugewandten Ausrichtungen, zu reinigen oder durch einen konstanten Fluss einer Reinigungsflüssigkeit vor Beschädigungen zu schützen. Die Reinigungswirkung kann dabei durch eine kurzzeitige vorübergehende Ausströmung eines Reinigungsfluids erfolgen. According to a preferred embodiment of the invention or a further aspect of the invention, the measuring arrangement is developed by a cleaning nozzle, which is aligned in order to deliver a cleaning fluid onto the sensor surface. A sensor surface can be effectively cleaned of particles and deposits by such a cleaning arrangement, which would otherwise falsify the measurement. In this way, a reproducible initial situation for a measurement can take place or soiling of the sensor surface can be prevented by regular cleaning and a constant and reproducible condition of the sensor surface can be generated for repeated measurements with a given comparability. A cleaning nozzle is suitable, on the one hand, for cleaning sensor surfaces with any orientation, possibly also orientations facing the flow, or for protecting them from damage by a constant flow of a cleaning liquid. The cleaning effect can be achieved by a brief, temporary outflow of a cleaning fluid.
Die Reinigungsdüse kann aber insbesondere auch bei einer strömungsabgewandten Ausrichtung der Sensorfläche wirksam sein. In diesem Fall istdie Bereitstellung einer Reinigungsdüse, die als Austrittsende eines Fluidkanals zu verstehen ist, durch den ein Reinigungsfluid in Richtung des durchströmten Bereichs des Rohrleitungsabschnitts abgegeben werden kann, eine Zusatzfunktion, die insbesondere aus der Ausrichtung der Sensorfläche strömungsabgewandt zur Auslassöffnung notwendig wird. Durch diese Ausrichtung liegt im Bereich der Sensorfläche eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu der über den Rohrquerschnitt gemittelten Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Rohrleitungsabschnitts vor, sodass selbstreinigende Effekte der Sensorfläche durch die Strömung selbst nur in geringem Maße oder gar nicht auftreten. Hierdurch neigt die Sensorfläche bei der erfindungsgemäßen Ausrichtung zu einer Verschmutzung durch Ablagerungen, die nicht durch die Strömung selbst wieder entfernt werden. Durch die Bereitstellung einer Reinigungsdüse kann die Sensorfläche mit einem Reinigungsfluid gereinigt werden, wobei die Reinigungswirkung aus einem hohen Druck des Fluids und eine entsprechend mechanische Wirkung durch den Reinigungsstrahl aus der Reinigungsdüse resultieren kann oder das Reinigungsfluid eine chemische oder biologische Wirkung entfaltet, um Ablagerungen aufzulösen, oder beides. Als Reinigungsfluid kann hierbei eine Flüssigkeit oder ein Gas eingesetzt werden. Die Reinigungswirkung kann durch Spülungs- und Lösungswirkung erfolgen, alternativ oder zusätzlich kann die Reinigungswirkung durch Druck bzw. Strahlwirkung erfolgen, beispielsweise beim Einsatz von Druckluft. However, the cleaning nozzle can also be effective in particular when the sensor surface is oriented away from the flow. In this case, the provision of a cleaning nozzle, which is to be understood as the exit end of a fluid channel, through which a Cleaning fluid can be discharged in the direction of the area of the pipeline section through which flow occurs, an additional function that is necessary, in particular, due to the orientation of the sensor surface facing away from the outlet opening. This orientation results in a reduced flow velocity in the area of the sensor surface compared to the flow velocity of the liquid through the pipeline section averaged over the pipe cross section, so that self-cleaning effects of the sensor surface through the flow itself only occur to a small extent or not at all. As a result, with the orientation according to the invention, the sensor surface tends to become soiled by deposits that are not removed again by the flow itself. By providing a cleaning nozzle, the sensor surface can be cleaned with a cleaning fluid, whereby the cleaning effect can result from a high pressure of the fluid and a corresponding mechanical effect through the cleaning jet from the cleaning nozzle, or the cleaning fluid can develop a chemical or biological effect in order to dissolve deposits, or both. A liquid or a gas can be used as the cleaning fluid. The cleaning effect can be achieved by flushing and dissolving, alternatively or additionally the cleaning effect can be achieved by pressure or jet effect, for example when compressed air is used.
Dabei ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und an dem Sensorgehäuse ein Abweiser angeordnet ist, der über die Sensorfläche hinaussteht und an dem Abweiser die Reinigungsdüse angeordnet ist. Durch die Anordnung der Reinigungsdüse an dem Abweiser wird einerseits ein kompakter und integraler Aufbau der gesamten Messanordnung erzielt. Zugleich wird durch die Anordnung an dem Abweiser und eine dadurch mögliche Integration die Reinigungsdüse vor Beschädigungen geschützt, die durch in der Flüssigkeit schwimmende Partikel und Feststoffe auftreten können. Schließlich kann durch die Anordnung an dem Abweiser auch eine günstige Ausrichtung der Reinigungsdüse in Bezug auf die Sensorfläche erzielt werden. Als ein Anordnen der Reinigungsdüse an dem Abweiser ist hierbei zu verstehen, dass die Reinigungsdüse beispielsweise als separates Bauelement an dem Abweiser befestigt ist, insbesondere lösbar befestigt ist. Die Reinigungsdüse kann aber auch in solcher weise an dem Abweiser angeordnet sein, dass der Abweiser und die Reinigungsdüse integral durch ein Bauelement ausgeführt sind, beispielsweise indem die Zufuhr des Reinigungsfluids durch einen als Abweiser dienenden Kanalabschnitt geführt wird, an dessen Ende das Reinigungsfluid durch die Reinigungsdüse austritt und auf die Sensorfläche abgegeben wird. Dementsprechend können auch mehrere Reinigungsdüsen an einem Abweiser oder an entsprechend mehreren Abweisern angeordnet sein, um die Sensorfläche deckend reinigen zu können. It is particularly preferably provided that the sensor surface is formed on a sensor housing and a deflector is arranged on the sensor housing, which protrudes beyond the sensor surface and the cleaning nozzle is arranged on the deflector. By arranging the cleaning nozzle on the deflector, a compact and integral design of the entire measuring arrangement is achieved on the one hand. At the same time, the arrangement on the deflector and the integration that is possible as a result protect the cleaning nozzle from damage that can occur from particles and solids floating in the liquid. Finally, due to the arrangement on the deflector, a favorable alignment of the cleaning nozzle in relation to the sensor surface can also be achieved. Arranging the cleaning nozzle on the deflector is to be understood here as meaning that the cleaning nozzle is attached to the deflector, for example as a separate component, in particular is detachably attached. However, the cleaning nozzle can also be arranged on the deflector in such a way that the deflector and the cleaning nozzle are designed integrally by one component, for example by the supply of the cleaning fluid being guided through a channel section serving as a deflector, at the end of which the cleaning fluid is fed through the cleaning nozzle exits and is released onto the sensor surface. Accordingly, several cleaning nozzles on a deflector or be arranged according to several deflectors in order to be able to clean the entire sensor surface.
Gemäß einer weiteren Fortbildungsform wird die Messanordnung fortgebildet durch eine Steuerungseinheit, die mit einer Förder- oder Ventileinrichtung für ein Reinigungsfluid signaltechnisch verbunden ist zur Abgabe des Reinigungsfluids aus der Reinigungsdüse, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um das Reinigungsfluid in einem vorbestimmten Zeitraum vor Durchführung einer Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche auf die Sensorfläche abzugeben, das Reinigungsfluid in einem vorbestimmten Zeitraum nach Durchführung einer Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche auf die Sensorfläche abzugeben, insbesondere indem eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, hierauffolgend das Reinigungsfluid auf die Sensorfläche abgegeben wird und hierauffolgend eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird und/oder das Reinigungsfluid in vorbestimmten Zeitabständen auf die Sensorfläche abzugeben. According to a further development, the measuring arrangement is developed by a control unit which is connected to a conveying or valve device for a cleaning fluid in terms of signals in order to release the cleaning fluid from the cleaning nozzle, the control unit being designed to pump the cleaning fluid in a predetermined period of time before carrying out a nutrient content measurement to release the cleaning fluid to the sensor surface by means of the sensor surface, to release the cleaning fluid to the sensor surface in a predetermined period of time after a nutrient content detection has been carried out by means of the sensor surface, in particular by carrying out a first nutrient content detection using the sensor surface, then the cleaning fluid is delivered to the sensor surface and then a second nutrient content detection is carried out by means of the sensor surface and/or to release the cleaning fluid onto the sensor surface at predetermined time intervals.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Messanordnung fortgebildet durch eine Steuerungseinheit, welche die Abgabe des Reinigungsfluids aus der Reinigungsdüse steuert. Diese Steuerungseinheit kann integral mit einer elektronischen Baueinheit ausgeführt sein, die auch für die Durchführung der Messung mittels der Sensorfläche verantwortlich ist und/oder die Messergebnisse erfasst oder auswertet und gegebenenfalls für eine Übermittlung aufbereitet. Dabei ist nach einer Variante vorgesehen, dass das Reinigungsfluid entweder vor oder nach einer Messung des Nährstoffgehalts mittels der Sensorfläche auf die Sensorfläche abgegeben wird. Diese Abgabe des Reinigungsfluids erfolgt in einem vorbestimmten Zeitraum, worunter zu verstehen ist, dass die Abgabe für eine vorbestimmte Zeitdauer und/oder in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand vor der Messung erfolgt, um eine gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen und zugleich um zu vermeiden, dass die Nährstoffgehaltserfassung durch das Reinigungsfluid beeinflusst wird. Durch eine Abgabe des Reinigungsfluids vor der Messung kann sichergestellt werden, dass Ablagerungen von der Sensorfläche abgewaschen werden und dadurch nicht in die Nährstoffgehaltserfassung Einfluss nehmen. Durch eine Abgabe des Reinigungsfluids nach der Messung kann eine Reinigung der Sensorfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt nach erfolgter Messung erfolgen, um beispielsweise darauffolgend bei nachfolgenden Messungen des Nährstoffgehalts den Aufbau einer Schicht auf der Sensorfläche über einen vorbestimmten Zeitraum zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist es, wenn zwei zeitlich aufeinanderfolgende Messungen des Nährstoffgehalts durchgeführt werden und zwischen diesen Messungen eine Reinigung der Sensorfläche mittels des Reinigungsfluids durchgeführt wird. Auf diese Weise wird ein Vergleich zwischen den beiden Messungen bei einer Sensorfläche mit gegebenenfalls darauf aufgebauter Schicht und bei einer Sensorfläche mit entfernter Schicht ermöglicht, wodurch eine Nährstoffgehaltsmessung reproduzierbar werden kann. According to this embodiment, the measuring arrangement is developed by a control unit which controls the delivery of the cleaning fluid from the cleaning nozzle. This control unit can be designed integrally with an electronic unit, which is also responsible for carrying out the measurement using the sensor surface and/or records or evaluates the measurement results and, if necessary, prepares them for transmission. According to one variant, it is provided that the cleaning fluid is released onto the sensor surface either before or after a measurement of the nutrient content by means of the sensor surface. This delivery of the cleaning fluid takes place in a predetermined period of time, by which is to be understood that the delivery takes place for a predetermined period of time and/or at a predetermined time interval before the measurement in order to achieve a desired cleaning effect and at the same time to avoid that the nutrient content detection is influenced by the cleaning fluid. By dispensing the cleaning fluid before the measurement, it can be ensured that deposits are washed off the sensor surface and thus do not affect the nutrient content detection. By releasing the cleaning fluid after the measurement, the sensor surface can be cleaned at a specific point in time after the measurement has taken place, for example to enable a layer to build up on the sensor surface over a predetermined period of time during subsequent measurements of the nutrient content. It is particularly preferred if two consecutive measurements of the nutrient content are carried out and the sensor surface is cleaned by means of the cleaning fluid between these measurements. In this way a comparison between the two measurements is made in the case of a sensor surface with a layer optionally built up thereon and in the case of a sensor surface with a removed layer, as a result of which a nutrient content measurement can be reproduced.
Darüber hinaus und gegebenenfalls zusätzlich kann das Reinigungsfluid in regelmäßigen Zeitabständen, also periodisch und zeitgesteuert, oder in Abhängigkeit von einer an der Sensorfläche vorbeigeflossenen Menge an Flüssigkeit regelmäßig gereinigt werden, um hierdurch den Aufbau von Ablagerungen auf der Sensorfläche zu verhindern. In addition, and optionally additionally, the cleaning fluid can be cleaned regularly at regular intervals, ie periodically and time-controlled, or depending on the amount of liquid that has flowed past the sensor surface, in order to prevent deposits from building up on the sensor surface.
Bei der Fortbildung mit einem Abweiser am Sensorgehäuse ist es noch weiter bevorzugt, wenn der Abweiser eine erste Abweiserstrebe umfasst, die sich ausgehend von einem die Sensorfläche umgebenden Gehäuserandbereich über die Sensorfläche erstreckt. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Strebe am Abweiser bereitgestellt, die sich folglich in einer Längsrichtung weiter erstreckt als die Querabmessungen der Strebe betragen und diese Strebe erstreckt sich über die Sensorfläche, sodass sie die Sensorfläche teilweise oder vollständig überbrückt. Eine solche Strebe kann insbesondere die Sensorfläche vor dem Kontakt mit groben, größeren Partikeln wie Steinchen in der Flüssigkeit bewahren, die durch Strömungseffekte nicht aufgrund der Strömungsbedingungen von der Sensorfläche ferngehalten werden. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass eine einzige Strebe für diese Funktion vorgesehen sein kann oder es können zwei, drei oder mehr Streben vorgesehen sein. Aus Gründen der Strömungsführung ist es weiterhin bevorzugt, wenn sich die Sensorstreben mit einer Vektorkomponente in Richtung der Strömungsrichtung erstrecken, vorzugsweise parallel zueinander verlaufen, um eine günstige Strömungsführung an der Sensorfläche zu befördern. In the development with a deflector on the sensor housing, it is even more preferred if the deflector comprises a first deflector strut, which extends over the sensor surface starting from a housing edge area surrounding the sensor surface. According to this embodiment, a strut is provided on the deflector, which strut consequently extends further in a longitudinal direction than the transverse dimensions of the strut, and this strut extends over the sensor area so that it partially or completely bridges the sensor area. Such a strut can in particular protect the sensor surface from contact with coarse, larger particles such as small stones in the liquid, which are not kept away from the sensor surface by flow effects due to the flow conditions. In principle, it should be understood that a single strut can be provided for this function or two, three or more struts can be provided. For reasons of flow guidance, it is also preferred if the sensor struts extend with a vector component in the direction of the flow direction, preferably parallel to one another, in order to promote favorable flow guidance on the sensor surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spektroskopieeinheit eine Infrarotspektroskopieeinheit, die im Wellenlängenbereich von 2|j.m bis 20|j.m misst. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Infrarotspektroskopieeinheit in teilweise nahen und im Wesentlichen mittleren Frequenzbereich (NIRS bzw. MIRS) verwendet, die für die vorgesehenen Zwecke und Messbereiche besonders geeignet ist und deren Sensorfläche durch die spezifische Anordnung ausreichend geschützt wird, um in der partikelbeladenen Flüssigkeit messen zu können. According to a further preferred embodiment, it is provided that the spectroscopy unit is an infrared spectroscopy unit that measures in the wavelength range from 2 μm to 20 μm. According to this embodiment, an infrared spectroscopy unit is used in the partially near and essentially medium frequency range (NIRS or MIRS), which is particularly suitable for the intended purposes and measuring ranges and whose sensor surface is sufficiently protected by the specific arrangement in order to measure in the particle-laden liquid be able.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung mit einer Steuerungseinheit zur Signalübertragung gekoppelt ist und dass die Steuerungseinheit eine Fördervorrichtung ansteuert, welche ein Fluid durch den Rohrleitungsabschnitt fördert und ausgebildet ist, um die Förderrate der Fördervorrichtung in Ab- hängigkeit eines von der Sensorvorrichtung empfangenen Signals zu regeln. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Regelung als geschlossener Regelkreis bei einer Fördervorrichtung realisiert, die in der Lage ist, die Förderrate, also die Menge der geförderten Masse pro Zeiteinheit, in Echtzeit in Abhängigkeit eines Messwertes einer Spektroskopiemessvorrichtung zu steuern. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, dass die Menge eines bestimmten, durch die Sensorvorrichtung erfassten Stoffes, die gefördert wird, nach einer gewünschten Sollwertvorgabe eingeregelt wird. Tritt der gemessene Stoff, also beispielsweise ein bestimmter Nährstoff oder bestimmte Nährstoffe, in höher konzentrierter Form in der geförderten Flüssigkeit auf, kann die Förderrate reduziert werden und hierdurch die Menge des Stoffes, die durch den Rohrleitungsabschnitt pro Zeiteinheit gefördert wird, konstant gehalten werden. Dies erlaubt es, eine exakte Ausbringung eines solchen Nährstoffes auf einer Freifläche durchzuführen, indem ein bestimmter Grenzwert des Nährstoffes permanent eingeregelt und folglich eingehalten wird. Dabei ist zu verstehen, dass übliche Regelungsweisen realisiert werden können, also beispielsweise eine exakte Einregelung auf einen gewünschten Sollwert, der pro Zeiteinheit durch den Rohrleitungsabschnitt gefördert wird, die Begrenzung der pro Zeiteinheit geförderten Menge auf einen Maximalwert, der allerdings unterschritten werden kann, das Einregeln des Mengenwertes innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der durch einen Minimal- und einen Maximalwert definiert wird und dergleichen. Weiterhin ist zu verstehen, dass sonstige, auf den Austrag Einfluss nehmende Faktoren in die Regelung ebenfalls einfließen können, beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit, mit der die Austrittsöffnung, aus der die Abgabe der Flüssigkeit auf die Freifläche erfolgt, sich relativ zu der Freifläche bewegt, die Ausbringbreite und dergleichen. According to a further preferred embodiment, it is provided that the sensor device is coupled to a control unit for signal transmission and that the control unit controls a conveying device which conveys a fluid through the pipeline section and is designed to reduce the conveying rate of the conveying device. to regulate dependence of a signal received from the sensor device. According to this embodiment, closed-loop control is implemented in a conveying device that is able to control the conveying rate, ie the quantity of conveyed mass per unit of time, in real time as a function of a measured value from a spectroscopy measuring device. This refinement makes it possible for the quantity of a specific substance that is conveyed, which is detected by the sensor device, to be regulated according to a desired preset value. If the measured substance, for example a certain nutrient or certain nutrients, occurs in a highly concentrated form in the conveyed liquid, the conveying rate can be reduced and the quantity of the substance conveyed through the pipeline section per unit of time can be kept constant. This makes it possible to carry out an exact application of such a nutrient to an open space, in that a specific limit value of the nutrient is permanently regulated and consequently maintained. It should be understood that the usual control methods can be implemented, for example exact adjustment to a desired target value, which is conveyed through the pipeline section per unit of time, limiting the quantity delivered per unit of time to a maximum value, which can, however, be undershot, adjustment the quantity value within a predetermined range defined by a minimum and a maximum value, and the like. Furthermore, it should be understood that other factors influencing the discharge can also be included in the regulation, for example the driving speed at which the outlet opening from which the liquid is discharged onto the open space moves relative to the open space, the discharge width and the same.
Die Fördervorrichtung kann vorzugsweise eine Drehkolbenpumpe sein, wodurch eine exakte, volumengesteuerte Regelung ermöglicht wird. The conveying device can preferably be a rotary piston pump, as a result of which an exact, volume-controlled regulation is made possible.
Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die gesamte Flüssigkeit, die ausgebracht wird, durch den Rohrleitungsabschnitt geführt werden kann, alternativ hierzu kann der Rohrleitungsabschnitt aber auch als Bypass zu einer Hauptförderleitung ausgeführt sein und als durchströmte Messleitung dienen, die ebenso in Echtzeit den Nährstoffgehalt in der ausgebrachten Gülle erfassen kann. Basically, it should be understood that all the liquid that is applied can be routed through the pipeline section, but alternatively the pipeline section can also be designed as a bypass to a main delivery line and serve as a flow measurement line, which also measures the nutrient content in the applied in real time can collect liquid manure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einlassöffnung mit einer Ansaugöffnung hydraulisch verbunden ist und die Ansaugöffnung innerhalb eines Vorrats be hä Iters angeordnet und vertikal darin beweglich ist, wobei eine Steuerungs- vorrichtung ausgebildet ist, um i) eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche und hierauffolgend ii) eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchzuführen, wobei zwischen der ersten und der zweiten Nährstoffgehaltserfassung die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels eines von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. According to a further preferred embodiment it is provided that the inlet opening is hydraulically connected to a suction opening and the suction opening is arranged within a storage container and is vertically movable therein, with a control device is designed to carry out i) a first nutrient content detection using the sensor surface and then ii) a second nutrient content detection using the sensor surface, wherein between the first and the second nutrient content detection the suction opening within the storage container is moved vertically, preferably by means of one of the Control device driven actuator.
Gemäß dieser Ausführungsform bzw. diesem Aspekt der Erfindung wird der Nährstoffgehalt einer Flüssigkeit aus einem Vo rrats be h älter mittels der Messanordnung bestimmt, wobei der Entnahmeort, also die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters, vertikal verschieblich ist. Diese Anordnung adressiert insbesondere die Problematik, dass sich in einem Vorrats be h älter, der eine feststoffbeladene Flüssigkeit beinhaltet, in zeitlicher Abhängigkeit Absinkeffekte und Auftriebseffekte bemerkbar machen können und hierdurch die Flüssigkeit in unterschiedlich zusammengesetzten horizontal liegenden Schichten in dem Vorratsbehälter vorliegt, wobei diese Schichten vertikal voneinander beabstandet sind. In diesen Schichten können unterschiedliche Nährstoffgehalte vorliegen, sodass die Bestimmung des Nährstoffgehalts der Flüssigkeit in dem Behälter nicht ohne Weiteres durch eine Probenentnahme an einem einzigen Ort möglich ist und zudem das Ausbringen der Flüssigkeit mit einem gewünschten Nährstoffgehalt davon abhängt, in welcher Höhe die Flüssigkeit in dem Vo rrats be h älter angesaugt wird. Erfindungsgemäß bzw. gemäß der erfindungsgemäßen Fortbildung wird die Ansaugöffnung hierzu zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Höhen vertikal bewegt, sodass der Nährstoffgehalt aus zwei unterschiedlichen Schichten in dem Vorrats be h älter bestimmt wird. According to this embodiment or this aspect of the invention, the nutrient content of a liquid from a storage container is determined by means of the measuring arrangement, with the removal location, ie the suction opening within the storage container, being vertically displaceable. This arrangement addresses in particular the problem that in a reservoir containing a solids-laden liquid, sinking and buoyancy effects can become noticeable over time, and as a result the liquid is present in the reservoir in horizontal layers of different composition, with these layers being vertical are spaced apart. Different nutrient contents can be present in these layers, so that the determination of the nutrient content of the liquid in the container is not easily possible by taking a sample at a single location and, moreover, the application of the liquid with a desired nutrient content depends on the level at which the liquid in the Storage tank is sucked in. According to the invention or according to the development of the invention, the suction opening is moved vertically between at least two different heights for this purpose, so that the nutrient content is determined from two different layers in the storage container.
Praktisch liegen in der Regel keine diskreten Schichten vor, sondern eine graduelle Veränderung in vertikaler Richtung. Vorzugsweise wird die Ansaugöffnung über mehrere Höhenlagen innerhalb des Behälters verstellt, sodass der Nährstoffgehalt aus entsprechend mehreren Schichten in dem Vo rrats be h älter bestimmt wird, beispielsweise indem die Öffnung während einer kontinuierlichen Messung oder einer Sequenz von Messungen vertikal kontinuierlich verschoben wird. Auf diese Weise kann ein Querschnittsprofil des Nährstoffgehalts in dem Behälter über die darin befindlichen Schichten gemessen oder aus mehreren Einzelpunktmessungen ermittelt und dann ein Querschnittsprofil gemittelt bzw. extrapoliert werden. Die Höhenverstellung der Ansaugöffnung kann dabei manuell erfolgen, indem beispielsweise eine entsprechende Entnahmesonde von einem Benutzer im Behälter während des Messvorgangs verschoben wird. Bevorzugt wird die Höhe der Ansaugöffnung jedoch durch einen Aktuator verstellt, sodass eine koordinierte Verstellung der Entnahmehöhe mit der Messung möglich wird. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche oder eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Nährstoffgehaltserfassungen mittels der Sensorfläche durchzuführen, wobei während der kontinuierlichen Nährstoffgehaltserfassung oder der Sequenz die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels des von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. Durch diese Fortbildung wird eine Erfassung des Nährstoffgehalts über alle Schichten bzw. eine zuverlässige Berechnung des Nährstoffgehalts aus mehreren Messungen in unterschiedlichen Schichten ermöglicht. Die Messanordnung kann dabei solcherart ausgebildet sein, dass der Nährstoffgehalt in zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als zehn oder mehr als 20 unterschiedlichen Höhen innerhalb des Vorrats be hä Iters gemessen wird. Dabei ist zu verstehen, dass nach Verstellen der Ansaugöffnung auf eine bestimmte Höhe, in der die Messung erfolgen soll, die Flüssigkeit aus dieser Höhe zumindest so lange angesaugt werden muss, bis die Rohrleitung zwischen der Ansaugöffnung und der Sensorfläche mit Flüssigkeit aus dieser Höhe gefüllt ist, um eine korrekte Messung in der gewünschten Höhe zu erreichen. In practice, there are usually no discrete layers, but a gradual change in the vertical direction. The suction opening is preferably adjusted over several heights within the container, so that the nutrient content is determined from correspondingly several layers in the storage container, for example by the opening being vertically continuously displaced during a continuous measurement or a sequence of measurements. In this way, a cross-sectional profile of the nutrient content in the container can be measured across the layers therein or can be determined from several single point measurements and then a cross-sectional profile can be averaged or extrapolated. The height of the suction opening can be adjusted manually, for example by a user displacing a corresponding sampling probe in the container during the measuring process. However, the height of the suction opening is preferably adjusted by an actuator, so that a coordinated adjustment of the removal height with the measurement is possible. In particular, it is preferred if the control device is designed to carry out a continuous nutrient content detection using the sensor surface or a sequence of consecutive nutrient content detections using the sensor surface, with the suction opening inside the storage container being moved vertically, preferably during the continuous nutrient content detection or the sequence by means of the actuator controlled by the control device. This development enables the nutrient content to be recorded across all strata or a reliable calculation of the nutrient content from a number of measurements in different strata. The measuring arrangement can be designed in such a way that the nutrient content is measured at two, three, four, five, six or more than ten or more than 20 different heights within the storage container. It should be understood that after the suction opening has been adjusted to a specific height at which the measurement is to take place, the liquid must be sucked in from this height at least until the pipeline between the suction opening and the sensor surface is filled with liquid from this height to get a correct measurement at the desired height.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen eines Nährstoffgehalts in einer partikelbeladenen Flüssigkeit, mit den Schritten: Fördern der Flüssigkeit durch einen Rohrabschnitt, Anordnen einer Sensorvorrichtung mit einer Spektroskopieeinheit in dem Rohrabschnitt, Erfassen des Nährstoffgehalts mittels einer Sensorfläche der Spektroskopieeinheit, vorzugsweise einer Mittel- oder Nah-Infrarotspektroskopieeinheit, wobei die Sensorvorrichtung so in dem Rohrabschnitt angeordnet wird, dass die Sensorfläche stromabgewandt ausgerichtet ist. Another aspect of the invention is a method for measuring a nutrient content in a particle-laden liquid, with the steps: conveying the liquid through a pipe section, arranging a sensor device with a spectroscopy unit in the pipe section, detecting the nutrient content using a sensor surface of the spectroscopy unit, preferably a means - or near-infrared spectroscopy unit, wherein the sensor device is arranged in the pipe section in such a way that the sensor surface is oriented downstream.
Das Verfahren kann fortgebildet werden, indem die Sensorfläche in einem Winkel von 10° bis 80° zur Durchströmungsrichtung des Rohrabschnitts geneigt ist. The method can be further developed in that the sensor surface is inclined at an angle of 10° to 80° to the flow direction of the pipe section.
Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden, indem die Sensorfläche mittels eines Fluidstrahls aus einer an der Sensorvorrichtung angeordneten Düse gereinigt wird. Der Fluidstrahl kann gasförmig sein, beispielsweise in Form von Druckluft, oder flüssig sein, oder eine Mischung hieraus sein. The method can be further developed in that the sensor surface is cleaned by means of a fluid jet from a nozzle arranged on the sensor device. The fluid jet can be gaseous, for example in the form of compressed air, or liquid, or a mixture thereof.
Das Verfahren kann noch weiter fortgebildet werden, indem die Flüssigkeit so den Rohrabschnitt durchströmt, dass die Strömung im Bereich der Sensorfläche einen Strömungswirbel ausbildet. Das Verfahren kann schließlich weiter fortgebildet werden, indem die Sensorvorrichtung ein Sensorsignal in Abhängigkeit des erfassten Nährstoffgehaltes erzeugt und das Sensorsignal an eine Steuerungseinheit übermittelt wird und dass die Förderrate einer Fördervorrichtung, welche die Flüssigkeit durch den Rohrabschnitt fördert, durch die Steuerungseinheit in Abhängigkeit des Sensorsignals geregelt wird. The method can be further developed in that the liquid flows through the pipe section in such a way that the flow forms a flow vortex in the area of the sensor surface. Finally, the method can be further developed in that the sensor device generates a sensor signal depending on the detected nutrient content and the sensor signal is transmitted to a control unit and that the delivery rate of a delivery device, which delivers the liquid through the pipe section, is regulated by the control unit depending on the sensor signal will.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren fortgebildet werden, indem die Flüssigkeit von einer Ansaugöffnung in einem Vorratsbehälter zu der Sensorfläche gefördert wird und eine Nährstoffgehaltsschichtung innerhalb des Vorrats be hä Iters erfasst wird, indem i) eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, hierauffolgend ii) die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels eines angesteuerten Aktuators, hierauffolgend iii) eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird. According to a preferred embodiment, the method can be further developed in that the liquid is conveyed from a suction opening in a storage container to the sensor surface and a nutrient content stratification within the storage container is detected by i) a first nutrient content detection is carried out using the sensor surface, then ii ) the intake opening is moved vertically within the storage container, preferably by means of a controlled actuator, then iii) a second nutrient content detection is carried out by means of the sensor surface.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn das Verfahren fortgebildet wird durch eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche oder eine Sequenzmessung mit mehreren in einer Sequenz aufeinanderfolgenden Nährstoffgehaltserfassungen mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, wobei während der kontinuierlichen Nährstoffgehaltserfassung oder der Sequenzmessung die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels des von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. It is even more preferred if the method is developed by means of a continuous nutrient content detection using the sensor surface or a sequence measurement with several consecutive nutrient content detections in a sequence using the sensor surface, wherein during the continuous nutrient content detection or the sequence measurement the suction opening is inside the storage container is moved vertically, preferably by means of the actuator controlled by the control device.
Gemäß diesen Ausführungsformen wird das Verfahren fortgebildet gemäß den zuvor erläuterten Fortbildungen der Messanordnung bzw. dem weiteren Aspekt der Erfindung der Messanordnung, indem geschichtete oder sich graduell ändernde Flüssigkeiten innerhalb eines Vorrats be hä Iters auf ihren Nährstoffgehalt in unterschiedlichen Schichten gemessen werden, um erfolgte Absetzungen und Auftriebseffekte in der Flüssigkeit, die über bestimmte Zeiträume auftreten, zu adressieren. Die Messung kann dabei solcherart erfolgen, dass während eines Ausbringvorgangs der Flüssigkeit aus dem Vo rrats be h älter, beispielsweise eines Ausbringvorgangs auf einer Ackerfläche, die Messung durchgeführt wird und die unterschiedlichen Höhen mit der Ansaugöffnung angefahren werden, um hierdurch bestimmte Nährstoffgehalte einzustellen oder auszubringen und bestimmte Flächenkonzentrationen einhalten zu können. So kann durch die Fördergeschwindigkeit oder die Fahrgeschwindigkeit eine Flächenkonzentration auf der Ackerfläche konstant gehalten werden, auch wenn die Nährstoffkonzentration in der Flüssigkeit sich in den unterschiedlichen Schichten im Vorratsbehälter verändert. According to these embodiments, the method is developed in accordance with the previously explained developments of the measuring arrangement or the further aspect of the invention of the measuring arrangement, in that stratified or gradually changing liquids within a storage tank are measured for their nutrient content in different layers in order to identify any settlements and Address buoyancy effects in the liquid that occur over specific periods of time. The measurement can be carried out in such a way that during an application process of the liquid from the storage tank, for example an application process on a field, the measurement is carried out and the different heights are approached with the suction opening in order to set or apply certain nutrient contents and to be able to comply with certain area concentrations. So can by the conveying speed or the driving speed, a surface concentration on the arable land can be kept constant, even if the nutrient concentration in the liquid changes in the different layers in the reservoir.
Die Messung in den unterschiedlichen Schichten kann jedoch als Sondierungsmessung vorab erfolgen, um danach einen Ausbringvorgang zu steuern. So ist beispielsweise bevorzugt vorgesehen, dass in einem ersten Schritt eine Kalibrierungsmessung des Nährstoffgehalts in einer Flüssigkeit in dem Vo rrats be h älter durchgeführt wird, indem auf zumindest zwei unterschiedlichen Anordnungshöhen der Ansaugöffnung eine Nährstoffgehaltserfassung durchgeführt wird, vorzugsweise eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung oder eine Sequenzmessung durchgeführt wird, in einem zweiten Schritt eine Höhe berechnet wird, in der ein vom Benutzer gewünschter Nährstoffgehalt in der Flüssigkeit vorliegt, und in einem dritten Schritt die Flüssigkeit mittels der Ansaugöffnung oder einer Pumpansaugöffnung aus dem Vorratsbehälter gefördert wird, wobei die Ansaugöffnung oder die Pumpansaugöffnung auf die berechnete Höhe eingestellt wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird in einem ersten Schritt durch zwei oder mehr Messungen in unterschiedlichen Höhen innerhalb eines Vorrats be hä Iters die Schichtung des Nährstoffgehalts in der Flüssigkeit in dem Vo rrats be h älter bestimmt. In einem darauffolgenden Schritt kann anhand dieser erfolgten Messung dann ein Ausbringvorgang der Flüssigkeit aus dem Vorrats be h älter durchgeführt werden, beispielsweise um die Flüssigkeit auf einer Ackerfläche auszubringen und hierbei bestimmte Nährstoffkonzentrationen pro Flächeneinheit einzuhalten. Zu diesem Zweck können bestimmte Ansaughöhen innerhalb des Vorrats be hä Iters für den Ausbringvorgang eingestellt werden oder es kann eine kontinuierliche oder periodische Verstellung der Ansaughöhe während des Ausbringvorgangs der Flüssigkeit angesteuert werden. However, the measurement in the different layers can be carried out in advance as a probing measurement in order to then control an application process. For example, it is preferably provided that, in a first step, a calibration measurement of the nutrient content in a liquid in the storage container is carried out by carrying out a nutrient content measurement at at least two different arrangement heights of the suction opening, preferably a continuous nutrient content measurement or a sequence measurement is carried out , in a second step, a height is calculated at which the nutrient content in the liquid desired by the user is present, and in a third step, the liquid is pumped out of the reservoir by means of the suction opening or a pump suction opening, the suction opening or the pump suction opening being on the calculated height is adjusted. According to this embodiment, the stratification of the nutrient content in the liquid in the storage tank is determined in a first step by two or more measurements at different heights within a storage tank. In a subsequent step, this measurement can then be used to carry out an application process of the liquid from the storage container, for example in order to apply the liquid on a field while maintaining certain nutrient concentrations per unit area. For this purpose, certain suction heights within the storage container can be set for the discharge process, or a continuous or periodic adjustment of the suction height can be controlled during the discharge process of the liquid.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt mit einer Messanordnung der zuvor beschriebenen Bauart ausgeführt werden. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die Eigenschaften, Merkmale, Varianten und Vorteile des Verfahrens in entsprechender Weise zu den hierzu korrespondierenden Ausgestaltungen der Messanordnung, wie zuvor beschrieben, ausgeführt sein können, und hierzu wird auf die voranstehende Erläuterung im Zusammenhang mit der Messanordnung und deren bevorzugte Ausführungsformen Bezug genommen. The method according to the invention can preferably be carried out with a measuring arrangement of the type described above. In principle, it should be understood that the properties, features, variants and advantages of the method can be implemented in a corresponding manner to the corresponding configurations of the measuring arrangement, as described above, and for this reference is made to the above explanation in connection with the measuring arrangement and its preferred Embodiments referred.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen: A preferred embodiment of the invention is explained with reference to the accompanying figures. Show it:
Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Ausbringvorrichtung für Gülle gemäß der Erfindung, 1 shows a schematic arrangement of a spreading device for liquid manure according to the invention,
Fig. 2 einen Detailausschnitt aus Fig. 1 , der die Anordnung des Sensors in einem Rohrleitungsabschnitt der dargestellten Ausbringungsanordnung im Detail zeigt, und FIG. 2 shows a detailed excerpt from FIG. 1 , which shows in detail the arrangement of the sensor in a pipeline section of the application arrangement shown, and
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Anordnung des Sensors in einerzweitenFigure 3 shows a schematic side view of the arrangement of the sensor in a second
Ausführungsform, embodiment,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht schräg entgegen der Anströmrichtung der Ausführungsform des Sensors gemäß Figur 3, 4 shows a perspective view obliquely against the flow direction of the embodiment of the sensor according to FIG. 3,
Fig. 5 eine entlang eines Schnitts durch den Sensorleitungskanal längsgeschnittene Seitenansicht der Ausführungsform des Sensors gemäß Figur 3, 5 shows a side view of the embodiment of the sensor according to FIG. 3, longitudinally cut along a section through the sensor line channel,
Fig. 6 eine entlang eines Schnitts durch die Fluidkanäle längsgeschnittene Seitenansicht der Ausführungsform des Sensors gemäß Figur 3, 6 shows a side view of the embodiment of the sensor according to FIG. 3, longitudinally cut along a section through the fluid channels,
Fig. 7a, b eine entlang eines Schnitts durch den Sensorleitungskanal längsgeschnittene Seitenansicht des Sensors in zwei alternativen Ausführungsformen. 7a, b shows a longitudinally sectioned side view of the sensor along a section through the sensor line channel in two alternative embodiments.
Bezug nehmend zunächst auf Fig. 1 umfasst eine Ausbringvorrichtung einen Tank 10, in dem die Gülle fahrbar gelagert ist, eine Verbindungsleitung 11 aus dem Tank zu einer Drehkolbenpumpe 20 und eine Ausbringleitung 30 mit einer Vielzahl von Ausbringöffnungen 31 a - d. Es ist zu verstehen, dass die Anzahl der Ausbringöffnungen hier nur symbolisch dargestellt ist und in dertatsächlichen Praxis wesentlich mehr Ausbringöffnungen vorhanden sind. Referring first to FIG. 1, a spreading device comprises a tank 10 in which the liquid manure is movably stored, a connecting line 11 from the tank to a rotary piston pump 20 and a spreading line 30 with a large number of spreading openings 31 a - d. It is to be understood that the number of discharge openings is only shown symbolically here and in actual practice there are significantly more discharge openings.
Innerhalb der Ausbringleitung ist eine Sensorvorrichtung 40 in einen Rohrleitungsabschnitt 35 eingesetzt. Diese Sensorvorrichtung 40 umfasst ein Mittel-Infrarotspektroskop, mit dem der Gehalt an Gesamtstickstoff (N), Ammoniumstickstoff (NH4), Phosphat (als P2O5) und Kalium (als K2O) in der Gülle, die durch die Ausbringleitung gefördert wird, erfasst werden kann. Die Sensorvorrichtung ist mit einer zentralen Steuerungseinheit 50 signaltechnisch gekoppelt, was durch eine direkte Signalleitung kabelgebunden oder durch eine kabellose Datenübertragung erfolgen kann. Diese zentrale Steuerungseinheit 50 steuert die Drehkolbenpumpe an und kann in Abhängigkeit des empfangenen Sensorsignals, welches den Phosphorgehalt signalisiert, die Förderleistung der Drehkolbenpumpe erhöhen oder verringern. Grundsätzlich ist die Steuerungseinheit auch mit Fahrdaten des Zugfahrzeugs des Tanks und der Ausbringeinrichtung gekoppelt und dazu ausgebildet, um bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit auch die Förderrate der Drehkolbenpumpe zu erhöhen und entsprechend bei Verringerung der Fahrgeschwindigkeit auch die Förderrate der Drehkolbenpumpe zu verringern. Dieser grundsätzlichen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Regelung überlagert ist eine weitere Regelung der Drehkolbenpumpe, die in Abhängigkeit der Phosphorkonzentration in der Gülle die Fördergeschwindigkeit der Drehkolbenpumpe verändern kann. Bei einer Erhöhung des Phosphorgehalts wird die Förderrate der Drehkolbenpumpe verringert und bei einer Verringerung der Phosphorrate wird die Förderrate der Drehkolbenpumpe erhöht. A sensor device 40 is inserted into a pipeline section 35 within the discharge line. This sensor device 40 comprises a mid-infrared spectroscope, with which the content of total nitrogen (N), ammoniacal nitrogen (NH4), phosphate (as P2O5) and potassium (as K2O) in the manure conveyed through the spreading line can be detected. The sensor device is signal-coupled to a central control unit 50, which is wired by a direct signal line or by a wireless data transfer can take place. This central control unit 50 controls the rotary lobe pump and can increase or decrease the delivery rate of the rotary lobe pump depending on the sensor signal received, which signals the phosphorus content. In principle, the control unit is also coupled with travel data from the towing vehicle, the tank and the dispensing device and is designed to also increase the delivery rate of the rotary lobe pump when the driving speed is increased and correspondingly to reduce the delivery rate of the rotary lobe pump when the driving speed is reduced. Superimposed on this basic speed-dependent regulation is a further regulation of the rotary lobe pump, which can change the conveying speed of the rotary lobe pump depending on the phosphorus concentration in the liquid manure. With an increase in the phosphorus content, the delivery rate of the rotary lobe pump is reduced and with a decrease in the phosphorus rate, the delivery rate of the rotary lobe pump is increased.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Sensorvorrichtung 40 im Detail. In einem im Querschnitt kreisförmigen Rohrleitungsabschnitt 35, der sich von einer Einlassöffnung 35a zu einer Auslassöffnung 35b erstreckt, ist an einem Haltearm 41 ein Sensorgehäuse 42 angeordnet, das im Querschnitt etwa zylindrisch mit einer stromaufwärts ausgebildeten abgerundeten Frontseite 42a und einer abgeflachten, stromabwärts weisenden Hinterseite 42b ausgebildet ist. In das Sensorgehäuse ist eine Sensorfläche 45 des Mittel-Infra- rotspektroskops (MIRS-Sensor) eingelassen, die hinter einem abgewinkelten Gehäuseabschnittsverlauf platziert ist. Die Sensorfläche ist in einem Winkel von ca. 30° zur Durchströmungsrichtung D des Rohrleitungsabschnitts geneigt und weist stromabwärts, also zur Auslassöffnung 35b des Rohrleitungsabschnitts. 2 shows an embodiment of the sensor device 40 in detail. In a pipe section 35 with a circular cross-section, which extends from an inlet opening 35a to an outlet opening 35b, a sensor housing 42 is arranged on a holding arm 41, which in cross-section is approximately cylindrical with a rounded front side 42a formed upstream and a flattened rear side 42b pointing downstream is trained. A sensor surface 45 of the mid-infrared spectroscope (MIRS sensor) is let into the sensor housing and is placed behind an angled section of the housing. The sensor surface is inclined at an angle of approximately 30° to the direction of flow D of the pipeline section and points downstream, that is to say to the outlet opening 35b of the pipeline section.
An dem Sensorgehäuse ist auf der stromaufwärts liegenden Seite der Sensorfläche ein erster und ein zweiter Vorsprung 46a, b an dem Sensorgehäuse ausgebildet. Diese Vorsprünge erstrecken sich in Form von Streben etwa über die Hälfte der Sensorfläche und tragen an ihrem Ende jeweils eine Reinigungsdüse 47a, b. Diese Reinigungsdüse ist mit einem in den Streben verlaufenden Reinigungskanal 48 verbunden, durch den ein Reinigungsfluid unter hohem Druck gefördert werden kann. Die Reinigungsdüsen sind solcherart ausgerichtet, dass dieses Reinigungsfluid aus den Düsen unter hohem Druck auf die Sensorfläche 45 abgegeben wird und hierdurch eine Reinigungswirkung der Sensorfläche erzielt wird. Die Figuren 3-6 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung. Die Ausführungsform weist ebenso wie die vorangehend erläuterte Ausführungsform eine elektronische Auswertungseinheit und einen Speicher für Reinigungsflüssigkeit auf, die außerhalb des Rohrleitungsabschnitts angeordnet sind, durch den die zu messende, partikelbeladene Flüssigkeit strömt. On the sensor housing, on the upstream side of the sensor surface, first and second projections 46a,b are formed on the sensor housing. These projections extend in the form of struts approximately over half of the sensor surface and each have a cleaning nozzle 47a, b at their end. This cleaning nozzle is connected to a cleaning channel 48 running in the struts, through which a cleaning fluid can be conveyed under high pressure. The cleaning nozzles are aligned in such a way that this cleaning fluid is discharged from the nozzles under high pressure onto the sensor surface 45 and a cleaning effect of the sensor surface is thereby achieved. FIGS. 3-6 show a further embodiment of the sensor device according to the invention. Like the previously explained embodiment, the embodiment has an electronic evaluation unit and a reservoir for cleaning liquid, which are arranged outside of the pipe section through which the particle-laden liquid to be measured flows.
Die elektronische Auswertungseinheit ist mittels einer elektrischen Steckverbindung mit einem externen, zentral oder dezentral angeordneten elektronischen Auswertungsgerät zur Signalübermittlung koppelbar. Die Auswertungsvorgänge zur Signalinterpretation der Sensorsignale kann folglich in der elektronischen Auswertungseinheit und/oder in dem externen elektronischen Auswertungsgerät erfolgen. The electronic evaluation unit can be coupled to an external, centralized or decentralized electronic evaluation device for signal transmission by means of an electrical plug connection. The evaluation processes for signal interpretation of the sensor signals can consequently take place in the electronic evaluation unit and/or in the external electronic evaluation device.
Die Sensorvorrichtung weist eine Basisplatte 141 auf, welche an einem Innenwandungsabschnitt der Rohrleitung befestigt werden kann, durch welche die zu analysierende Flüssigkeit strömt. Ausgehend von der Basisplatte 141 erstreckt sich ein Auslegerarm 142 in die Rohrleitung hinein. Der Auslegerarm 142 erstreckt sich in einer schräg in Strömungsrichtung liegenden Richtung in einem Winkel von 30° zur Längsachse 100 der Rohrleitung bis etwa in die Mitte des Querschnitts der Rohrleitung. An dem gegenüber der Basisplatte 141 liegenden Ende des Auslegerarms ist ein Sensoraufnahmekopf 143 ausgebildet. Der Sensoraufnahmekopf 143 weist einen abnehmbaren Deckel 144 auf und beherbergt hinter dem abnehmbaren Deckel 144 ein Aufnahmefach für den MIRS-Sensor. The sensor device has a base plate 141 which can be attached to an inner wall portion of the pipeline through which the liquid to be analyzed flows. A cantilever arm 142 extends from the base plate 141 into the pipeline. The cantilever arm 142 extends in a direction oblique to the flow direction at an angle of 30° to the longitudinal axis 100 of the pipeline to approximately the middle of the cross-section of the pipeline. A sensor pickup head 143 is formed at the end of the cantilever arm opposite the base plate 141 . The sensor recording head 143 has a removable cover 144 and houses a compartment for the MIRS sensor behind the removable cover 144 .
Die elektronische Auswertungseinheit ist mit einer Signalleitung 152 mit dem MIRS-Sensor 145 verbunden. Hierzu erstreckt sich in dem Auslegerarm 142 ein Leitungskanal 151 zur Durchführung der Signalleitung von der Basisplatte 141 zu dem Aufnahmefach 145. The electronic evaluation unit is connected to the MIRS sensor 145 by a signal line 152 . For this purpose, a line channel 151 extends in the cantilever arm 142 for leading through the signal line from the base plate 141 to the receiving compartment 145.
Der Reinigungsflüssigkeitstank ist mittels einer ersten Fluidleitung 148a, die sich durch den Auslegerarm erstreckt, mit einer Düse 147a verbunden. Die Düse 147a ist hierbei in einem, über den Sensor hinausstehenden Steg des Auslegerarms 141 angeordnet. Eine zweite Fluidleitung 148b erstreckt sich parallel zu der ersten Fluidleitung 148a zu einer zweiten Düse 147b an einem anderen Steg. Die erste Fluidleitung 148a dient der Durchleitung einer Reinigungsflüssigkeit. Die zweite Fluidleitung dient der Durchleitung von Reinigungsdruckluft. The cleaning liquid tank is connected to a nozzle 147a by means of a first fluid line 148a extending through the cantilever arm. In this case, the nozzle 147a is arranged in a web of the cantilever arm 141 which protrudes beyond the sensor. A second fluid line 148b extends parallel to the first fluid line 148a to a second nozzle 147b on another land. The first fluid line 148a is used to conduct a cleaning liquid. The second fluid line is used for the passage of cleaning compressed air.
Der MIRS-Sensor 145 ist am Ende des Auslegerarms 141 , also etwa in der Mitte des Querschnitts des Rohrleitungsabschnitts in dem Aufnahmefach 145 angeordnet. Der Sensorarm 141 erstreckt sich in einem Winkel von etwa 30° zur Längsachse in einer schräg stromabwärts liegenden Richtung in den Rohrleitungsabschnitt hinein und ist an seinem innenliegenden Ende, das den MIRS-Sensor aufnimmt, um 30° abgewinkelt, sodass die Sensorfläche 145a bei dieser Ausführungsform senkrecht zur Längsachse des Rohrleitungsabschnitts steht bzw. die Flächennormale der Sensorfläche 145a parallel zu dieser Längsachse. Auch bei dieser Ausführungsform ist der MIRS-Sensor 145 in die Außenstirnfläche des Deckels eingelassen und die Sensorfläche 145a ist gegenüber der Außenstirnfläche des Deckels vertieft angeordnet. Dies und Vorsprünge in Form der vier Stege, die sich radial in Bezug auf die Ausrichtungsachse der Sensorfläche erstrecken, verhindern eine mechanische Beschädigung des Sensors durch mitgeförderte Feststoffe. An den radial innenliegenden Enden von zweien der vier Stege sind die Düsen 147a, b angeordnet. The MIRS sensor 145 is arranged at the end of the cantilever arm 141 , ie approximately in the middle of the cross section of the pipeline section in the receiving compartment 145 . The sensor arm 141 extends at an angle of about 30° to the longitudinal axis in an oblique downstream direction into the pipeline section and is angled by 30° at its inner end, which accommodates the MIRS sensor, so that the sensor surface 145a in this embodiment is perpendicular to the The longitudinal axis of the pipeline section or the surface normal of the sensor surface 145a is parallel to this longitudinal axis. In this embodiment, too, the MIRS sensor 145 is embedded in the outer end face of the cover and the sensor surface 145a is arranged recessed relative to the outer end face of the cover. This and projections in the form of the four webs, which extend radially in relation to the alignment axis of the sensor surface, prevent mechanical damage to the sensor from solids that are conveyed with it. The nozzles 147a, b are arranged at the radially inner ends of two of the four webs.
Die Figuren 7a und 7b zeigen in einer längsgeschnittenen Seitenansicht zwei alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung. Beide Ausführungsformen weisen übereinstimmend zu den voranstehend erläuterten Ausführungsformen eine elektronische Auswertungseinheit und einen Speicher für Reinigungsflüssigkeit auf, die außerhalb des Rohrleitungsabschnitts angeordnet sind, durch den die zu messende, partikelbeladene Flüssigkeit strömt. Die beiden Ausführungsformen gemäß Figur 7a, b sind in Bezug auf die Gestaltung von MIRS-Sensor, den Reinigungs- und Luftdüsen, den Stegen und der Sensorflächenanordnung in Bezug auf den Deckel übereinstimmend zu der vorgenannten Ausführungsform nach den Figuren 3-6 ausgebildet. FIGS. 7a and 7b show two alternative embodiments of the sensor device according to the invention in a longitudinally sectioned side view. In accordance with the embodiments explained above, both embodiments have an electronic evaluation unit and a reservoir for cleaning liquid, which are arranged outside of the pipe section through which the particle-laden liquid to be measured flows. The two embodiments according to FIGS. 7a, b are designed in accordance with the above-mentioned embodiment according to FIGS.
In der Ausführungsform gemäß Figur 7a ist der Sensorarm 141 an seinem in dem Rohrleitungsabschnitt liegenden Ende, das den MIRS-Sensor aufnimmt, um 60° abgewinkelt, sodass der stirnseitig am Ende des Sensorarms eingelassene MIRS-Sensor 145 mit seiner Sensorfläche in einem Winkel von ca. 60° zur Längsachse des Rohrleitungsabschnitts steht. Anders ausgedrückt, steht die Flächennormale der Sensorfläche in einem Winkel von etwa 30° zu dieser Längsachse, welche der Durchströmungsrichtung D entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist die Sensorfläche aber zu demjenigen Rohrleitungswandabschnitt ausgerichtet, von dem sich auch der Sensorarm heraus erstreckt. In the embodiment according to Figure 7a, the end of the sensor arm 141, which is in the pipeline section and accommodates the MIRS sensor, is angled by 60°, so that the MIRS sensor 145, which is let into the end of the sensor arm on the face side, is at an angle of approx 60° to the longitudinal axis of the pipeline section. In other words, the surface normal of the sensor surface is at an angle of approximately 30° to this longitudinal axis, which corresponds to the flow direction D. In this embodiment, however, the sensor surface is aligned with that pipeline wall section from which the sensor arm also extends.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7b liegt die Sensorfläche ebenfalls in einem Winkel von ca. 60° zur Längsachse des Rohrleitungsabschnitts bzw. die Flächennormale in einem Winkel von ca. 30° zu dieser Längsachse. Bei dieser Ausführungsform ist das innenseitige Ende des Sensorarms jedoch gerade ausgeführt, sodass die Sensorfläche zu dem Rohrleitungswandabschnitt ausgerichtet, von dem sich der Sensorarm heraus erstreckt. In the embodiment according to FIG. 7b, the sensor surface is also at an angle of approximately 60° to the longitudinal axis of the pipeline section, or the surface normal is at an angle of approximately 30° to this longitudinal axis. In this embodiment, however, the inside end of the sensor arm is straight so that the sensor face is aligned with the pipe wall section from which the sensor arm extends.

Claims

Ansprüche Messanordnung zur Erfassung des Nährstoffgehalts in partikelbeladenen Flüssigkeiten, umfassend: einen Rohrleitungsabschnitt, der eine Einlassöffnung mit einer Auslassöffnung verbindet und eine Durchströmungsrichtung von der Einlass- zur Auslassöffnung definiert, eine Sensorvorrichtung, die innerhalb des Rohrleitungsabschnitts angeordnet ist, mit einer Spektroskopieeinheit, umfassend eine Sensorfläche, wobei die Sensorfläche der Auslassöffnung zugewandt ist. Messanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche geneigt zu der Durchströmungsrichtung angeordnet ist. Messanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche in einem Winkel von 10° bis 80° geneigt zu der Durchströmungsrichtung ausgerichtet ist. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und stromaufwärts der Sensorfläche eine Strömungsleitfläche an dem Sensorgehäuse angeordnet ist, die in Durchströmungsrichtung ausgerichtet ist oder die in einem kleineren Winkel zur Durchströmungsrichtung geneigt angeordnet ist als die Sensorfläche. Messanordnung nach Anspruch 4, Claims Measuring arrangement for detecting the nutrient content in particle-laden liquids, comprising: a pipe section that connects an inlet opening to an outlet opening and defines a flow direction from the inlet to the outlet opening, a sensor device that is arranged within the pipe section, with a spectroscopy unit, comprising a sensor surface , wherein the sensor surface faces the outlet opening. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the sensor surface is arranged inclined to the flow direction. Measuring arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the sensor surface is aligned at an angle of 10° to 80° inclined to the direction of flow. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor surface is formed on a sensor housing and upstream of the sensor surface a flow guide surface is arranged on the sensor housing, which is aligned in the flow direction or is arranged inclined at a smaller angle to the flow direction than the sensor surface. Measuring arrangement according to claim 4,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitfläche so ausgerichtet ist, dass die Strömung durch den Rohrabschnitt bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit zwischen 1 m/s und 20 m/s in einem Übergangsabschnitt zwischen der Strömungsleitfläche und der Sensorfläche von dem Sensorgehäuse abreißt. 6. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,Characterized in that the flow guide surface is aligned such that the flow through the pipe section breaks away from the sensor housing at a predetermined flow speed between 1 m/s and 20 m/s in a transition section between the flow guide surface and the sensor surface. 6. Measuring arrangement according to one of the preceding claims,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und an dem Sensorgehäuse ein Abweiser angeordnet ist, der über die Sensorfläche hinaussteht. Characterized in that the sensor surface is formed on a sensor housing and a deflector is arranged on the sensor housing, which protrudes beyond the sensor surface.
7. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Reinigungsdüse, die ausgerichtet ist, um ein Reinigungsfluid auf die Sensorfläche abzugeben. 7. Measuring arrangement according to one of the preceding claims or the preamble of claim 1, characterized by a cleaning nozzle which is aligned to deliver a cleaning fluid onto the sensor surface.
8. Messanordnung nach Anspruch 7, 8. Measuring arrangement according to claim 7,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche an einem Sensorgehäuse ausgebildet ist und an dem Sensorgehäuse ein Abweiser angeordnet ist, der über die Sensorfläche hinaussteht und an dem Abweiser die Reinigungsdüse angeordnet ist. Characterized in that the sensor surface is formed on a sensor housing and a deflector is arranged on the sensor housing, which protrudes beyond the sensor surface and the cleaning nozzle is arranged on the deflector.
9. Messanordnung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinheit, die mit einer Förder- oder Ventileinrichtung für ein Reinigungsfluid signaltechnisch verbunden ist zur Abgabe des Reinigungsfluids aus der Reinigungsdüse, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um: das Reinigungsfluid in einem vorbestimmten Zeitraum vor Durchführung einer Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche auf die Sensorfläche abzugeben, das Reinigungsfluid in einem vorbestimmten Zeitraum nach Durchführung einer Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche auf die Sensorfläche abzugeben, insbesondere indem eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, hierauffolgend das Reinigungsfluid auf die Sensorfläche abgegeben wird und hierauffolgend eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird und/oder das Reinigungsfluid in vorbestimmten Zeitabständen auf die Sensorfläche abzugeben. 9. The measuring arrangement as claimed in claim 7 or 8, characterized by a control unit which is signal-connected to a conveying or valve device for a cleaning fluid for dispensing the cleaning fluid from the cleaning nozzle, the control unit being designed to: carrying out a nutrient content detection using the sensor surface on the sensor surface to deliver the cleaning fluid in a predetermined period of time after carrying out a nutrient content detection using the sensor surface on the sensor surface, in particular by carrying out a first nutrient content detection using the sensor surface, the cleaning fluid is then delivered to the sensor surface and thereafter a second nutrient content detection is carried out by means of the sensor surface and/or the cleaning fluid is released onto the sensor surface at predetermined time intervals.
10. Messanordnung nach Anspruch 6, 8 oder 9, Dadurch gekennzeichnet, dass der Abweiser eine erste Abweiserstrebe umfasst, die sich ausgehend von einem die Sensorfläche umgebenden Gehäuserandbereich über die Sensorfläche erstreckt. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Measuring arrangement according to claim 6, 8 or 9, Characterized in that the deflector comprises a first deflector strut which, starting from a housing edge area surrounding the sensor surface, extends over the sensor surface. Measuring arrangement according to one of the preceding claims,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Spektroskopieeinheit eine Mittel-Infrarotspektro- skopieeinheit ist. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Characterized in that the spectroscopy unit is a mid-infrared spectroscopy unit. Measuring arrangement according to one of the preceding claims,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung mit einer Steuerungseinheit zur Signalübertragung gekoppelt ist und dass die Steuerungseinheit eine Fördervorrichtung ansteuert, welche ein Fluid durch den Rohrleitungsabschnitt fördert und ausgebildet ist, um die Förderrate der Fördervorrichtung in Abhängigkeit eines von der Sensorvorrichtung empfangenen Signals zu regeln. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung mit einer Ansaugöffnung hydraulisch verbunden ist und die Ansaugöffnung innerhalb eines Vorrats be hä Iters angeordnet und vertikal darin beweglich ist, wobei eine Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um i) eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche und hierauffolgend ii) eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchzuführen, wobei zwischen der ersten und der zweiten Nährstoffgehaltserfassung die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels eines von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. Messanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche oder eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Nährstoffgehaltserfassungen mittels der Sensorfläche durchzuführen, wobei während der kontinuierlichen Nährstoffgehaltserfassung oder der Sequenz die Ansaugöffnung innerhalb des Vorratsbehälters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels des von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. Characterized in that the sensor device is coupled to a control unit for signal transmission and that the control unit controls a delivery device which delivers a fluid through the pipeline section and is designed to regulate the delivery rate of the delivery device depending on a signal received from the sensor device. Measuring arrangement according to one of the preceding claims or the preamble of claim 1, characterized in that the inlet opening is hydraulically connected to a suction opening and the suction opening is arranged within a storage container and is vertically movable therein, a control device being designed to i) to carry out a first nutrient content detection using the sensor surface and then ii) a second nutrient content detection using the sensor surface, the suction opening within the storage container being moved vertically between the first and the second nutrient content detection, preferably by means of an actuator controlled by the control device. Measuring arrangement according to Claim 13, characterized in that the control device is designed to carry out continuous nutrient content detection by means of the sensor surface or a sequence of successive nutrient content detections by means of the sensor surface, wherein during the continuous nutrient content detection or the sequence the suction opening is inside the Reservoir is moved vertically, preferably by means of the controlled by the control device actuator.
15. Verfahren zum Messen eines Nährstoffgehalts in einer partikelbeladenen Flüssigkeit, mit den Schritten: 15. A method for measuring a nutrient content in a particle-laden liquid, comprising the steps of:
Fördern der Flüssigkeit durch einen Rohrabschnitt, conveying the liquid through a pipe section,
Anordnen einer Sensorvorrichtung mit einer Spektroskopieeinheit in dem Rohrabschnitt, arranging a sensor device with a spectroscopy unit in the pipe section,
Erfassen des Nährstoffgehalts mittels einer Sensorfläche der Spektroskopieeinheit, vorzugsweise einer Mittel-Infrarotspektroskopieeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung so in dem Rohrabschnitt angeordnet wird, dass die Sensorfläche stromabgewandt ausgerichtet ist. Detection of the nutrient content by means of a sensor surface of the spectroscopy unit, preferably a mid-infrared spectroscopy unit, characterized in that the sensor device is arranged in the pipe section in such a way that the sensor surface faces away from the stream.
16. Verfahren nach Anspruch 15, 16. The method according to claim 15,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche in einem Winkel von 10° bis 80° zur Durchströmungsrichtung des Rohrabschnitts geneigt ist. Characterized in that the sensor surface is inclined at an angle of 10° to 80° to the flow direction of the pipe section.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, 17. The method according to claim 15 or 16,
Dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche mittels eines Fluidstrahls aus einer an der Sensorvorrichtung angeordneten Düse gereinigt wird. Characterized in that the sensor surface is cleaned by means of a fluid jet from a nozzle arranged on the sensor device.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit so den Rohrabschnitt durchströmt, dass die Strömung im Bereich der Sensorfläche einen Strömungswirbel ausbildet. 18. The method according to any one of the preceding claims 15-17, characterized in that the liquid flows through the pipe section in such a way that the flow forms a flow vortex in the region of the sensor surface.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung ein Sensorsignal in Abhängigkeit des erfassten Nährstoffgehaltes erzeugt und das Sensorsignal an eine Steuerungseinheit übermittelt wird und dass die Förderrate einer Fördervorrichtung, welche die Flüssigkeit durch den Rohrabschnitt fördert, durch die Steuerungseinheit in Abhängigkeit des Sensorsignals geregelt wird. 19. The method according to any one of the preceding claims 15-18, characterized in that the sensor device generates a sensor signal as a function of the detected nutrient content and the sensor signal is transmitted to a control unit and that the delivery rate of a delivery device, which delivers the liquid through the pipe section, by the control unit is regulated depending on the sensor signal.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15-19 oder dem Oberbegriff von Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit von einer Ansaugöffnung in einem Vorrats be h älter zu der Sensorfläche gefördert wird und eine Nährstoffgehaltsschichtung innerhalb des Vorrats be hä Iters erfasst wird, indem i) eine erste Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, hierauffolgend ii) die Ansaugöffnung innerhalb des Vorratsbehälters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels eines angesteuerten Aktuators, hierauffolgend iii) eine zweite Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche durchgeführt wird. 20. The method according to any one of the preceding claims 15-19 or the preamble of claim 15, characterized in that the liquid is conveyed from a suction opening in a storage tank to the sensor surface and a nutrient content stratification within the storage tank is detected by i) a first nutrient content detection is carried out using the sensor surface, then ii) the suction opening inside of the storage container is moved vertically, preferably by means of a controlled actuator, following this iii) a second nutrient content detection is carried out by means of the sensor surface.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung mittels der Sensorfläche oder eine Sequenzmessung mit mehreren in einer Sequenz aufeinanderfolgenden Nährstoffgehaltserfassungen mittels der Sensorfläche durchgeführt wird, wobei während der kontinuierlichen Nährstoffgehaltserfassung oder der Sequenzmessung die Ansaugöffnung innerhalb des Vorrats be hä Iters vertikal bewegt wird, vorzugsweise mittels des von der Steuerungsvorrichtung angesteuerten Aktuators. 21 . Method according to claim 20, characterized in that a continuous nutrient content detection by means of the sensor surface or a sequence measurement with several consecutive nutrient content detections in a sequence by means of the sensor surface is carried out, wherein during the continuous nutrient content detection or the sequence measurement the suction opening within the storage container is moved vertically , preferably by means of the actuator controlled by the control device.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass 22. The method according to claim 20 or 21, characterized in that
In einem ersten Schritt eine Kalibrierungsmessung des Nährstoffgehalts in einer Flüssigkeit in dem Vorrats be h älter durchgeführt wird, indem auf zumindest zwei unterschiedlichen Anordnungshöhen der Ansaugöffnung eine Nährstoffgehaltserfassung durchgeführt wird, vorzugsweise eine kontinuierliche Nährstoffgehaltserfassung oder eine Sequenzmessung durchgeführt wird, In einem zweiten Schritt eine Höhe berechnet wird, in der ein vom Benutzer gewünschter Nährstoffgehalt in der Flüssigkeit vorliegt, und In a first step, a calibration measurement of the nutrient content in a liquid in the storage container is carried out by carrying out a nutrient content measurement at at least two different arrangement heights of the suction opening, preferably a continuous nutrient content measurement or a sequence measurement is carried out, In a second step, a level is calculated at which a nutrient content in the liquid desired by the user is present, and
In einem dritten Schritt die Flüssigkeit mittels der Ansaugöffnung oder einer Pumpansaugöffnung aus dem Vo rrats be h älter gefördert wird, wobei die Ansaugöffnung oder die Pumpansaugöffnung auf die berechnete Höhe eingestellt wird. In a third step, the liquid is conveyed out of the storage container by means of the suction opening or a pump suction opening, the suction opening or the pump suction opening being adjusted to the calculated height.
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