Dietzel, Klaus (Windmühlenstrasse 6, Beerwalde, 04626, DE)
| 1. | Vorrichtung zum Messen von Drücken, Temperaturen, Impulsen, Deh nungen und anderen Werten in und von Schlauchleitungen während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung (1) mindestens eine Meßeinheit (6) besitzt, die mindestens einen Sensor (8) für jeden Meßwert, einen Transponder (13) und eine Antenne (10) zum drahtlosen Datenübertragen zu einer externen Auswerteinheit besitzt. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit in oder an der Schlauchwandung angeordnet ist. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (6) mit der Schlaucharmatur (17) verbunden ist. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sen sor (8) zur Temperatur und/oder Dehnungsmessung mit der Schlaucharmatur und die weiteren Elemente der Meßeinheit (6) mit dem Schlauch (4) verbunden sind. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Smarttransponder (13). |
| 6. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßeinheit (6) einen besonderen Datenspeicher (14) besitzt. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßeinheit (6) mit mindestens einer Batterie oder einem Akkumulator (9) ausgerüstet ist. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßeinheit (6) mit einem Meßwandler (15) ausge stattet ist. |
Zur Zeit sind keine kostengünstigen und in großer Zahl in der Praxis einsetz- bare Vorrichtungen bekannt, mit denen sich die Beanspruchung von Schlauchleitungen während des Betriebes messen, auswerten und auf- zeichnen lassen. Man kennt also die verschiedenen Beanspruchungen, ins- besondere in schwer zugänglichen und gefährlichen Bereichen nicht wirk- lich, denen eine solche Schlauchleitung im Laufe ihrer Betriebszeit ausge- setzt ist. Folglich läßt sich nur vermuten, wann eine Schlauchleitung über- altert oder überlastet ist und ausgewechselt werden muß, was dann häufig entweder mit oft schwerwiegenden Folgen zu spät oder in unwirtschaftlicher Weise zu früh und deshalb unnötig geschieht.
Der Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen von Werten in und an Schlauchleitungen während des Betriebes zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen und sich in den meisten Schlauchleitungen einsetzen läßt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlauchleitung mindestens eine Meßeinheit besitzt, die mindestens einen Sensor für jeden zu messenden Wert, einen Transponder und eine Antenne zum drahtlosen Datenübertragen zu einer externen Auswerteinheit aufweist.
Als zu messende Werte kommen vor allem jene in Frage, welche die Lebensdauer der Schlauchleitung beeinflussen. Das sind zunächst der Druck und die Temperatur des Mediums, das sich in der Schlauchleitung befindet und dessen Wandung belastet. Oft belastet das Medium die Schlauchleitung auch mit Impulsen, deren Höhe und Frequenz maßgeblich für die Größe der Beanspruchung der Schlauchleitung ist. Durch solche und andere Beanspruchungen gibt die Wandung der Schlauchleitung im Laufe der Zeit nach, so daß Dehnungen bis hin zu Ausbeulungen auftreten, die ebenfalls festgestellt werden sollten.
Die Meßeinheit kann am Schlauch angeordnet sein. Von besonderem Vor- teil ist jedoch die Anordnung der Meßeinheit oder auch nur der Sensoren, insbesondere für die Dehnungs-und die Temperaturmessung an oder in der Schlaucharmatur. Hier sind die Meßergebnisse frei von Störungen durch Schlauchbewegungen, vor allem bei druckbelastetem Schlauch. Die einzel- nen Meßorte in der Armatur können variieren und sind von der Konstruktion der jeweiligen Armatur abhängig. Der übliche Armaturenstahl weist im elasti- schen Bereich einen linearen Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Beziehung auf. Dies vereinfacht die Auswertung der Dehnungsmessung erheblich. Das bekannte Temperatur-Dehnungsverhalten des Armaturenstahls ermöglicht zudem bei gleichzeitiger Temperaturerfassung ein sehr genaues Messen der druckabhängigen Dehnung. Der hohe Wärmeleitwert des Stahls, im Ver- gleich zum Schaumgummi, ermöglicht eine genaue Bestimmung der Medi- umstemperatur.
Die Meßeinrichtung nach der Erfindung erlaubt es, solche Beanspruchun- gen sowie deren Häufigkeit und Stärke zu ermitteln. Kennt man diese, dann läßt sich die Alterung der Schlauchleitung einschätzen und ein Zeitpunkt
festlegen, an dem in wirtschaftlicher Weise, aber auch rechtzeitig vor einem Platzen der Schlauchleitung, ein Austausch erforderlich ist. Dabei lassen sich die Beanspruchungen wegen der drahtlosen Datenübertragung selbst in engen, schwer zugänglichen oder gefährlichen Bereichen feststellen sowie an solchen Schlauchleitungen, die während des Betriebes ihren Standort verändern. Die Auswerteinheit kann mobil oder stationär sein. Ihre Aufzeichnungen ermöglichen ferner eine spätere Ursachenforschung hin- sichtlich vieler Ereignisse, die sich nicht nur im Bereich der Schlauchleitung, sondern auch an anderen Stellen der Anlage ereignet haben.
Die Meßeinheit und ihre Einzelteile besitzen so geringe Abmessungen, daß sie durchaus innerhalb der Wandung einer Schlauchleitung, beispielsweise durch Einvulkanisieren, angeordnet sein kann. Außerdem erlauben die ge- ringen Abmessungen der Meßeinheit eine Anordnung auf der Außenfläche der Schlauchleitung, wo sie sich zum Beispiel durch eine aufgeschobene Hülse schützen läßt. Die zu messenden und festzustellenden Drücke, Tem- peraturen, Impulse und Dehnungen übertragen sich proportional zur Außen- fläche der Schlauchleitung hin und lassen sich deshalb auch dort abneh- men.
Vorteilhaft ist es, wenn der Transponder als Smarttransponder ausgebildet ist. Dann werden die vom Sensor oder von den Sensoren gelieferten Meß- daten bis zur Ausgabe an die externe Auswerteinheit nicht nur im Transpon- der abgespeichert und in der abgespeicherten Form ausgegeben, sondern die Meßdaten können dann schon vor ihrer Ausgabe im Transponder bear- beitet bzw. ausgewertet werden. Der Speicher eines solchen Transponders ermöglicht es auch, zuverlässige und längerfristige Auskünfte über die betreffende Schlauchleitung auf preiswerte Art zu erlangen.
Noch günstiger ist es, wenn die Meßeinheit einen besonderen Datenspei- cher besitzt. Es lassen sich mit ihm dann noch mehr Meßdaten speichern, so daß eine größere Anzahl von Sensoren eingesetzt werden kann. Auch
lassen sich dann die Meßdaten in größeren Zeitabständen von der Aus- werteinheit entnehmen.
Ferner kann die Meßeinheit mit mindestens einer Batterie oder einem Akku- mulator ausgerüstet sein. Eine solche Stromquelle ermöglicht eine höhere Leistung der gesamten Vorrichtung, insbesondere aber des Transponders.
Auch ein größerer Abstand zwischen der Meß-und der Auswerteinheit ist dann möglich.
Darüber hinaus läßt sich die Meßeinheit auch mit einem Meßwandler aus- statten. Ein solcher Meßwandler formt die von dem oder den Sensoren kommenden Signale so um, daß sie direkt entweder in dem Speicher des Transponders oder in dem besonderen Datenspeicher abgelegt werden können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestell- ten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine Schlauchleitung mit Meßeinrichtung, teilweise im Längsschnitt ; Fig. 2 eine Einzelheit"A"von Figur 1 schematisch und in größerem Maß- stab ; Fig. 3 eine Einzelheit bei"B"von Figur 2 ebenfalls schematisch und in nochmals größerem Maßstab ; Fig. 4 eine Schlauchleitung mit einem in der Schlaucharmatur angeordne- ten Sensor.
Eine Schlauchleitung 1 besitzt an ihren beiden Endabschnitten jeweils eine Armatur 2, 2a, die mittels einer Fassung 3 mechanisch fest und nach außen druckmitteldicht mit einem Hydraulikschlauch 4 fest verkrimpt ist. An einer beliebigen Stelle zwischen den beiden Fassungen 3 ist auf der mit 5 be- zeichneten Außenfläche des Hydraulikschlauches 4 eine Meßeinheit 6
angeordnet und fest, beispielsweise durch Kleben, mit der Außenfläche 5 verbunden. Eine über die Meßeinheit 6 geschobene Hülse 7 schützt diese.
Die in Fig. 2 deutlich dargestellte Meßeinheit 6 besitzt einen Sensor 8 bei- spielsweise zur Druckmessung. Es können aber auch mehrere Sensoren und solche zur Messung anderer Werte vorgesehen sein. Eine Batterie oder ein Akkumulator 9 versorgt die Meßeinheit mit Strom. Außerdem ist eine kreisförmige Antenne 10 zum Abstrahlen von Meßdaten zu einer nicht dar- gestellten externen Auswerteinheit vorhanden. Im Zentrum der Meßeinheit 6 befindet sich eine kleine Platine 11, zu der Anschlußleitungen 12 von dem Sensor 8, der Batterie 9 und der Antenne 10 geführt sind.
Fig. 3 zeigt die Platine 11 mit den Anschlußleitungen 12. Auf der Platine 11 sind ein Smarttransponder 13, ein Datenspeicher 14 und ein Meßwandler 15 angeordnet und in der erforderlichen Weise über nur schematisch angedeu- tete Leiterbahnen 16 miteinander verbunden. Der Smarttransponder ist kein notwendiger Bestandteil der Meßvorrichtung. Die Vorverarbeitung der Meß- signale und das Generieren eines amplitudenmodulierten Signals (drahtlose Übertragung) kann genauso mit Hilfe anderer Bausteine, z. B. einem geeig- neten Mikrocontroller geschehen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich nur insofern von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3, als der Sensor 8 oder auch ver- schiedene Sensoren insbesondere zum Messen der Temperatur und der Dehnung von den übrigen Bauteilen der Meßeinheit 1 getrennt an der Schlaucharmatur 17 angeordnet ist. Demgemäß findet eine Beeinflussung der Meßergebnisse durch den Schlauch nicht statt.
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