Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von physikalischen Messwerten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , einen Schwebekörper nach Anspruch 10 und ein Verfahren zur Ausübung einer Messung nach dem Oberbegriff von Anspruch 11

Bekannt ist es, eine Strömung mittels in Fluidströmungsleitungen für die Messung jeweils vorgesehenen angeordneten Schwebekörpern zu messen, wobei die Schwebekörperposition durch ein durchsichtiges Beobachtungsfenster im Messleitungsabschnitt. Nachteilig ist es, dass die Messeinrichtung unflexibel ist, sowohl in der Art und Ort der Anbringung als der Art der Messeinrichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige Vorrichtung zum Messen einer Materialströmung bereitzustellen, unter Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik.

Die Aufgabe wird erfüllt durch eine Vorrichtung zur Bestimmung von physikalischen Messwerten, die ein fließfähiges Medium in einem Messleitungsabschnitt und/oder eine Umgebung charakterisieren, wobei durch den Messleitungsabschnitt das fließfähige Medium hindurchströmen kann, und ein Schwebekörper in dem Messleitungs abschnitt im Wesentlichen frei angeordnet und vom fließfähigen Medium umströmt und beweglich ist, insbesondere anhebbar, wobei in und/oder an dem Schwebekörper, insbesondere integriert in den Schwebekörper, zumindest ein, insbesondere mehrere, Sensormittel angeordnet sind, zur Ausgabe eines Sensorsignals zur Feststellung eines physikalischen Messwerts, insbesondere Fließgeschwindigkeit

Bestätigungskopie und/oder Temperatur und/oder ph-Wert, und insbesondere im und/oder am Schwebekörper ein Sensorsignalsendemittel und/oder ein dem Sensormittel zugeordneter Datenspeicher vorgesehen ist, zur Weitergabe und/oder zumindest vorübergehenden Speicherung des Sensorsignals, und/oder insbesondere ein Energieversorgungsmittel zur Versorgung des Sensormittels mit Energie.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, auf jeweils spezifische, individuell ange passte Zusatzbaukomponenten und Sichtsysteme im Messleitungsabschnitt für Schwebekörper oder auch andere Bereiche einer Strömungsvorrichtung, für die Messwertaufnahme und Weitergabe verzichten zu können. Die Messwerte werden direkt im Schwebekörper aufgenommen und vorteilhaft auch gespeichert, so dass es zur sehr genauen und spezifischen Messungen im Medium genutzt werden kann. Zur Messwertaufnahme können vorteilhaft sehr viele unterschiedliche Sensormittel eingesetzt werden, wobei der Schwebekörper selbst als Sensor direkt im Medium mes sen kann, im Sinne eines intelligenten Signalmittels und zugleich vorteilhaft als Selbstversorger für die benötigte Energie im Sinne eines Energy-Harvesting arbeiten. Die gewonnenen Daten können vorteilhaft in übergeordnete Prozessleitsysteme übertragen werden, beispielsweise durch kontinuierliches sogenanntes Condition- Monitoring. Der Anwender kann auch in einem späteren Zeitpunkt nach dem Einbau Funktionseinheiten einfach entfernen oder hinzufügen. Die Vorrichtung ist sehr flexibel zu verwenden, für alle Arten von Materialströmungen, insbesondere auch für eine Suspension oder Emulsion von festen oder flüssigen Partikeln, oder auch in Form von strömendem Pulver. Durch im Voraus vorgesehene vielfältigen Mittel zum Anbringen und/oder Hindurchführen kann der Anwender die Sensorik modular ersetzen und/oder nachrüsten, mit unterschiedlichem Gewicht, Wanddicken, Material etc. Insbesondere können Materialien im Wesentlichen angepasst an die Eigenschaften der Materialströmung, insbesondere des Fluids, ausgewählt werden, insbesondere auch Materialgruppenübergreifend, so dass beispielsweise einerseits das Fluidum sicher geleitet wird und andererseits die Sensormittel im Schwebekörper stabil und sicher gehalten sind, wobei diese je nach Anforderungen des Verwenders einstückig gefertigt werden können. Durch die vorgeschlagene Vorrichtung können Sensoren mit ihren unterschiedlichsten Anforderung an die Art und Ausführung der Messwer- terfassung im und/oder am Schwebekörper leicht integriert werden, auch bereits im Vorfeld einer Normenänderung, ohne dass der Schwebekörper ausgetauscht werden müsste. Der Schwebekörper kann einen Sensor umfassen, der beispielsweise direkt bei der Herstellung eingebracht ist und anschließend erst - bei Bedarf durch den Nutzer - durch eine abnehmbare Kontaktierung kontaktiert wird.

Vorteilhaft ist es, wenn ein Signalverarbeitungsmittel in und/oder am Schwebekörper vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist es, wenn zumindest der Schwebekörper mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere 3D-Druckverfahrens, im Wesentlichen einstückig, aufzubauen ist und/oder zusammen mit dem Sensormittel integriert in den Schwebekörper und/oder Sensorsignalsendemittel und/oder Signalverarbeitungsmittel und /- oder Datenspeicher und/oder Energieversorgungsmittel, wobei insbesondere Schwebekörper als Inlay und/oder Hohlkörper umfassend Kunststoff auszubilden ist, wobei mittels 3D-Druck Sensormittel einzubetten sind und ein Inlay von einer Hülse umfassend ein Metall aufzunehmen und abzudichten ist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Sensormittel integriert in den Schwebekörper und/oder Sensorsignalsendemittel und/oder Signalverarbeitungsmittel und/oder Datenspeicher und/oder Energieversorgungsmittel medienberührend und/oder beabstandet zum fließfähigen Medium, insbesondere ein Temperaturmesser mit einer Abstandsberechnung und/oder einem Temperaturgradienten des Schwebekörpermaterials, angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es, wenn zur Kommunikation mit einem Empfangsmittel außerhalb des Schwebekörpers, insbesondere einem Datenauslesegerät, insbesondere im Messleitungsabschnitt angeordnet, für einen Empfang der Signale des Sensormittels.

Vorteilhaft ist es, wenn das ein Sensormittel zur Messung des Durchflusses und/oder des pH-Werts und/oder des Co2-Gehalts und/oder der Fließgeschwindigkeit und/oder der momentanen Durchflussrate und/oder der Viskosität und/oder des Härtegrads und/oder des Mineralstoffgehalts, insbesondere mit einem RFID- und/oder NFC- Mittel und/oder einem Bluetooth-Sender, das insbesondere mit einer Dockingstation und/oder einem Computer und/oder Smartphone als Empfangsmittel gekoppelt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Sensormittel, insbesondere mehrere Sensormittel, einen aktiven Sensor umfasst, durch den ein Spannungssignal zu erzeugen ist, wobei insbesondere mechanische und/oder chemische und/oder Licht- und/oder Wärmeener gie in ein Spannungssignal zu wandeln ist, insbesondere durch ein Thermoelement und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Drucksensor und/oder das Sensormittel, insbesondere mehrere Sensormittel, einen passiven Sensor umfasst, wobei zusammen mit dem passiven Sensor ein Energieversorgungsmittel vorgesehen ist, um die Messgröße in ein elektrisch verwertbares Signal umzu andeln, insbesondere durch einen induktiven und/oder kapazitiven und/oder optischen Sensor, insbesondere einen Reflexlichttaster und/oder eine Lichtschranke und/oder einen Magnetfeldsensor, insbesondere eine Hall-Sonde und/oder ein Reedkontakt, und/oder einen Ultraschallsensor.

Vorteilhaft ist es, wenn das fließfähige Medium eine Aerosolströmung und/oder Fluidströmung, insbesondere einer Gasströmung, insbesondere einer Luftströmung, und/oder einer Flüssigkeitsströmung umfasst.

Vorteilhaft ist es, wenn Energieversorgungsmittel einen Energiespeicher, insbesondere Akkumulator, und/oder Energiegewinnungsmittel umfasst, wobei eine Energieversorgung insbesondere über einen Hilfsstrom durch insbesondere Bewegungsenergie, insbesondere ein Flügelrad und/oder Rotation des Schwebekörpers, und/- oder über eine Verwertung einer Temperaturdifferenz, insbesondere ein Infrarotverfahren, und/oder Vibrationsenergie des Schwebekörpers, der vom fließfähigen Medium umströmbar und antreibbar ist und/oder über eine Induktionsspule im Schwebekörper.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Schwebekörper für einen Messleitungsabschnitt, der in einem fließfähigen Medium anordbar ist, umfassend zumindest ein Sensormittel, insbesondere einen aktiven und/oder einen passiven Sensor, zur Verwendung in einer der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Ausübung einer Messung von physikalischen Eigenschaften eines fließfähigen Mediums und seiner Umgebung, wobei eine Vorrichtung zur Bestimmung von physikalischen Messwerten, die ein fließfähiges Medium in einem Messleitungsabschnitt und/oder eine Umgebung charakterisieren, verwendet wird, wobei durch den Messleitungsabschnitt das fließfähige Medium hindurchströmt, und ein Schwebekörper in dem Messleitungsabschnitt im Wesentlichen frei angeordnet und vom fließfähigen Medium umströmt und beweglich ist, insbesondere angehoben wird, wobei in und/oder an dem Schwebe körper, insbesondere integriert in den Schwebekörper, zumindest ein, insbesondere mehrere, Sensormittel angeordnet werden, zur Ausgabe eines Sensorsignals zur Feststellung eines physikalischen Messwerts, insbesondere Fließgeschwindigkeit und/oder Temperatur und/oder ph-Wert, und insbesondere im und/oder am Schwebekörper ein Sensorsignalsendemittel und/oder ein dem Sensormittel zugeordneter Datenspeicher vorgesehen ist, zur Weitergabe und/oder zumindest vorübergehenden Speicherung des Sensorsignals, und/oder insbesondere ein Energieversorgungsmittel zur Versorgung des Sensormittels mit Energie.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bestimmung von physikalischen Messwerten, die ein fließfähiges Medium 2 in einem Messleitungsabschnitt 5 und/oder eine Umgebung charakterisieren, wobei durch den Messleitungsabschnitt 5 das fließfähige Medium 2 hindurchströmen kann, und ein Schwebekörper 6 in dem Messleitungsabschnitt 5 im Wesentlichen frei angeordnet und vom fließfähigen Medium 2 umströmt und beweglich ist, insbesondere anhebbar, wobei in und/oder an dem Schwebekörper 6, insbesondere integriert in den Schwebekörper 6, zumindest ein, insbesondere mehrere, Sensormittel 3 angeordnet sind, zur Ausgabe eines Sensorsignals zur Feststellung eines physikalischen Messwerts, insbesondere Fließgeschwindigkeit und/oder Temperatur und/oder ph- Wert, und insbesondere im und/oder am Schwebekörper 6 ein Sensorsignalsendemittel 4 und/oder ein dem Sensormittel 3 zugeordneter Datenspeicher 7 vorgesehen ist, zur Weitergabe und/oder zumindest vorübergehenden Speicherung des Sensorsignals, und/oder insbesondere ein Energieversorgungsmittel 8 zur Versorgung des Sensormittels 3 mit Energie.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wobei ein Signalverarbeitungsmittel 9 in und/oder am Schwebekörper 6 vorgesehen ist, wobei zumindest der Schwebekörper 6 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere 3D-Druckverfahrens, im Wesentlichen einstückig, aufzubauen ist und/oder zusammen mit dem Sensormittel 3 integriert in den Schwebekörper 6 und/oder Sensorsignalsendemittel 4 und/oder Signalverarbeitungsmittel 9 und/oder Datenspeicher 7 und/oder Energieversorgungsmittel 8, wobei insbesondere Schwebekörper als Inlay und/oder Hohlkörper umfassend Kunststoff auszubilden ist, wobei mittels 3D-Druck Sensormittel 3 einzubetten sind und ein Inlay von einer Hülse umfassend ein Metall aufzunehmen und abzudichten ist, wobei das Sensormittel 3 integriert in den Schwebekörper 6 und/oder Sensorsignalsendemittel 4 und/oder Signalverarbeitungsmittel 9 und/oder Datenspeicher 7 und/oder Energieversorgungsmittel 8 medienberührend und/oder beabstandet zum fließfähigen Medium 2, insbesondere ein Temperaturmesser mit einer Abstandsberechnung und/oder einem Temperaturgradienten des Schwebekörpermaterials, angeordnet sind, wobei zur Kommunikation mit einem Empfangsmittel 10 außerhalb des Schwebekörpers 6, insbesondere einem Datenauslesegerät, insbesondere im Messleitungsabschnitt 5 angeordnet, für einen Empfang der Signale des Sensormittels 3. Das Sensormittel 3 kann eingesetzt wer den zur Messung des Durchflusses und/oder des pH-Werts und/oder des C02- Gehalts und/oder der Fließgeschwindigkeit und/oder der momentanen Durchflussrate und/oder der Viskosität und/oder des Härtegrads und/oder des Mineralstoffgehalts, insbesondere mit einem RFID- und/oder NFC-Mittel und/oder einem Bluetooth- Sender, das insbesondere mit einer Dockingstation und/oder einem Computer und/oder Smartphone als Empfangsmittel 10 gekoppelt ist. Ein Sensormittel 3 ist insbesondere medienberührend 11 oder nicht medienberührend 12 und mittels einer Stromleitung 14 an ein Energieversorgungsmittel 8, insbesondere eine Induktionsspule 13 oder ein Signalverarbeitungsmittel 9 oder einen Datenspeicher 7 gekoppelt.

Das Sensormittel 3, insbesondere mehrere Sensormittel, kann beispielsweise einen aktiven Sensor umfassen, durch den ein Spannungssignal zu erzeugen ist, wobei insbesondere mechanische und/oder chemische und/oder Licht- und/oder Wärmeenergie in ein Spannungssignal zu wandeln ist, insbesondere durch ein Thermoelement und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Drucksensor und/oder das Sensormittel 3, insbesondere mehrere Sensormittel, einen passiven Sensor, wobei zusammen mit dem passiven Sensor ein Energieversorgungsmittel 8 vorgesehen ist, um die Messgröße in ein elektrisch verwertbares Signal umzuwandeln, insbesondere durch einen induktiven und/oder kapazitiven und/oder optischen Sensor, insbesondere einen Reflexlichttaster und/oder eine Lichtschranke und/oder einen Magnetfeldsensor, insbesondere eine Hall-Sonde und/oder ein Reedkontakt, und/oder einen Ultraschallsensor.

Das fließfähige Medium 2 kann eine Aerosolströmung und/oder Fluidströmung umfassen, insbesondere einer Gasströmung, insbesondere einer Luftströmung, und/oder einer Flüssigkeitsströmung. BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung zur Bestimmung von physikalischen Messwerten

2 fließfähiges Medium

3 Sensormittel

4 Sensorsignalsendemittel

5 Messleitungsabschnitt

6 Schwebekörper

7 Datenspeicher

8 Energieversorgungsmittel

9 Signalverarbeitungsmittel

10 Empfangsmittel

11 medienberührend

12 nicht medienberührend

13 Induktionsspule

14 Stromleitung