Multifunktionaler Drucksensor und zugehöriges Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine sicherheitstechnische Überprüfung einer hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine, insbesondere einer hydraulischen Aufzugsanlage, mit mindestens einem zur Messung eines im Drucküber- tragungsmedium der hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine, insbesondere hydraulischen Aufzugsanlage, herrschenden Druckes angebrachtem Sensor.
Wiederkehrende sicherheitstechnische Prüfungen, Baumusterprüfungen, Konformitätsprüfungen und dergleichen müssen an hydraulischen Förderanlagen oder Hubmaschinen, insbesondere an hydraulischen Aufzugsanlagen von dafür autorisierten Prüforganisatio- nen oder sonstigen Personen durchgeführt werden. Bei einem Prüfvorgang sind Druckkennwerte von Interesse, da über diese auf einen Zustand der Anlage geschlossen werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine sicherheitstechnische Überprüfung von hydraulischen Förderanlagen oder Hubmaschinen, insbesondere hydraulischen Aufzugs- anlagen, zu verbessern und eine verlässlichere Bewertung von Prüfergebnissen sowie somit eine höhere Prüfqualität zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 , eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 18 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 19 gelöst. Weitere vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine hydraulische Förderanlage oder Hubmaschine, insbesondere hydraulische Aufzugsanlage, mit mindestens einem zur Messung eines im Druckübertragungsmedium der hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine herrschenden Druckes angebrachten ersten Sensor, mindestens einen weiteren, zweiten Sensor zur Messung mindestens einer weiteren vom Druck verschiedenen Messgröße der zu prüfenden hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine.
Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung einer hydraulischen Förderanlage oder Arbeitsmaschine, insbesondere einer hydraulischen Aufzugsanlage, weist mindestens einen ersten zur Messung eines in einem Druckübertragungsmedium der hydraulischen Förderan- läge oder Arbeitsmaschine herrschenden Druck anbringbaren ersten Sensor auf und um-
fasst mindestens einen weiteren, zweiten Sensor zur Messung einer weiteren vom Druck verschiedenen Messgröße der zu prüfenden hydraulischen Förderanlage oder Arbeitsmaschine.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur sicherheitstechnischen Überprüfung eines Systems einer hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine, insbesondere hydraulischen Aufzugsanlagen, wird mit mindestens einem zur Messung eines im Druckübertragungsmedium des Systems herrschenden Druckes angebrachtem ersten Sensor ein Druck und mit mindestens einem weiteren, zweiten Sensor mindestens eine weitere vom Druck verschiedene Messgröße des zu prüfenden Systems gemessen, wobei anhand jeweils zumindest eines ermittelten Messwertes ein einen Zustand des Systems charakterisierendes Prüfergebnis ermittelt wird.
Neben Druckkennwerten werden beispielsweise weitere sicherheitstechnische Parameter bestimmt, welche insbesondere die Aussagekraft und Qualität der Messung deutlich verbessern können. Daneben können insbesondere Anlagenparameter eine objektive Berücksichtigung bei der Ermittlung eines Prüfergebnisses finden.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung charakterisiert die Messgröße, welche der zweite Sensor überwacht, einen Zustand des Druckübertragungsmediums.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist der zweite Sensor aus der Gruppe Viskositätssensor, Ultraschallsensor, optischer Sensor, akustischer Sensor, Temperatursensor oder Leitfähigkeitssensor gewählt. Als ein sicherheitstechnischer Parameter wird beispielsweise eine Messgröße aus der Gruppe Temperatur, Viskosität und Verunreinigung eines Druckübertragungsmediums, insbesondere Öltemperatur, Ölviskosität und Ölqualität gewählt.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist der zweite Sensor ein Beschleunigungssensor und/oder ein Führungsreibungssensor. Beispielsweise werden als geeignete bei der Ermittlung des Prüfergebnisses nützliche Parameter insbesondere eine Massenträgheitskraft einer Nennlast sowie eine Führungsreibung infolge außermittiger Lastaufhängung vorgeschlagen. Daneben werden vorzugsweise anlagenspezifische Kennwerte und/oder sicherheitstechnische Vorgaben berücksichtigt.
Als für die Messung wenigstens der genannten und vom Druck verschiedenen Anlagenparameter geeignete Sensoren werden vorzugsweise folgende Sensortypen vorgeschlagen: Ein Sensor zur Messung einer Mediumqualität, z.B. ein optischer Sensor und/oder ein akustischer Sensor und/oder ein Ultraschallsensor, ein Temperatursensor zur Mes- sung einer Temperatur eines Druckübertragungsmediums, ein Beschleunigungssensor zur Messung einer Massenträgheitskraft, ein Leitfähigkeitssensor zur Messung der Mediumleitfähigkeit, ein Viskositätssensor zur Messung der Mediumviskosität sowie eine Vorrichtung zur Messung unterschiedlicher Führungsreibung.
Für die Messung eines in einem Druckübertragungsmedium herrschenden Druckes wird vorzugsweise ein senkrecht zur Arbeitsrichtung des Druckübertragungsmediums wirkender statischer oder dynamischer Druck gemessen. Als Drucksensoren werden beispielsweise kapazitive Messaufnehmer oder piezoelektrische Messaufnehmer verwendet, die ohne bewegliche Teile auskommen und im typischen Druckbereich von vorzugsweise 1 bar bis 150 bar einsetzbar sind.
Für die Messung einer Temperatur eines Druckübertragungsmediums werden beispielsweise ein Thermoelement oder ein Widerstandsthermometer verwendet, die in einem weiten Temperaturbereich, beispielsweise von - 250C bis 95°C, einsetzbar sind. Mit beiden Sensortypen ist ein kompakter Sensoraufbau gewährleistet.
Der optische Sensor zur Messung einer Druckübertragungsmediumqualität misst bei- spielsweise spektral aufgelöst in einem geeigneten Lichtwellenlängenbereich von vorzugsweise 635 nm bis 950 nm die optische Transmission des Mediums. Dadurch werden insbesondere die Transmission vermindernde Partikel, beispielsweise Fremdpartikel oder Verklumpungen eines Druckübertragungsfluids, oder Gasbläschen erfasst. Insbesondere werden Veränderungen optischer Eigenschaften des Druckübertragungsmediums erfasst. Vorzugsweise wird eine spektrale Transmission herangezogen oder auch eine spektral integrierte Transmission. Als Lichtquelle dient beispielsweise eine Halogenglühlampe oder eine andere spektrale Lichtquelle, oder aber in speziellen Anwendungen auch eine oder mehrere Leuchtdioden, wodurch insbesondere ebenfalls ein kompakter Aufbau gewährleistet wird. Als Detektor werden vorzugsweise eine oder mehrere Photodioden oder ein Photodiodenarray verwendet. Zur spektralen Filterung werden beispielsweise schmalban-
dige optische Filter oder ein wellenlängendispersives Element verwendet. Eine Senderund Empfängeroptik des optischen Sensors ist vorzugsweise in einer Messzangenkonfiguration bzw. gegenüberliegend an den Enden eines U-Profils angeordnet, welches in das Druckübertragungsmedium hineinragt. Zur Detektion von Partikeln oder Gasbläschen im Druckübertragungsmedium wird beispielsweise auch an diesen Objekten gestreutes Licht detektiert, und zwar vorzugsweise mit einem außerhalb des geometrischen Strahlenganges liegenden Detektor.
Unerwünschte Gasbläschen können insbesondere bei erhöhten Temperaturen in einem Druckübertragungsfluid auftreten.
Zur Messung von Kontaminationen eines Druckübertragungsmediums mit Fremd Partikeln oder Gasbläschen kommt in einer weiteren Ausführungsform insbesondere anstelle einer optischen Messung vorzugsweise auch eine Messung mit Hilfe eines Ultraschallverfahrens zum Einsatz. Hierbei wird mit einer Ultraschallsonde ein Ultraschallsignal in das Druckübertragungsmedium eingekoppelt. Ein an Partikeln und/oder Gasbläschen reflek- tiertes Ultraschallsignal wird beispielsweise mit einem Schallwandler aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Durch die Wahl einer Ultraschallfrequenz wird dabei insbesondere eine Mindestgröße detektierbarer Partikel eingestellt, wobei die Mindestgröße im allgemeinen mit der Ultraschallfrequenz zunimmt. Bei einer Ultraschallfrequenz von 8 MHz sind beispielsweise Partikel und Gasblasen bis hinab zu 6 μm Durchmesser detektierbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden außerdem akustische Sensoren in Verbindung mit Ultraschallsonden zur Messung einer Strömungsgeschwindigkeit eines Druckübertragungsmediums eingesetzt. In dieser Variante wird beispielsweise eine Laufzeitdifferenz zweier in und entgegen einer Strömungsrichtung des Druckübertragungsme- diums ausgesendeter Ultraschallpulse gemessen und daraus eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit abgeleitet. Hierzu sind insbesondere keine Materialparameter wie beispielsweise eine Dichte des Druckübertragungsmediums nötig.
Für die Messung einer Leitfähigkeit eines Druckübertragungsmediums wird beispielsweise eine Widerstandsmessung mit Hilfe von mit dem Medium in Kontakt gebrachten und defi- niert beabstandeten elektrischen Prüfelektroden durchgeführt. Dazu wird beispielsweise
ein über die Elektroden durch das Druckübertragungsmedium fließender Prüfstrom und die zugehörige Spannung gemessen.
Für. die Messung einer Viskosität eines Druckübertragungsmediums wird beispielsweise ein Reibradsensor eingesetzt, der insbesondere eine wahlweise deaktivierbare Bremsspule aufweist. Hierbei strömt das Druckübertragungsmedium senkrecht zu einer Drehachse eines Reibrades. Durch eine asymmetrische Anströmung wird das Reibrad angetrieben, welches mit einer Bremsspule versehen ist. Eine zur Bestimmung einer aussagekräftigen Viskosität notwendige Temperatur wird beispielsweise mit einem oben beschriebenen Temperatursensor oder aber mit einem eigenen in den Viskositätssensor integrierten Temperatursensor gemessen. Bei Deaktivierung der Bremsspule wird mit der Anordnung auch eine Strömungsgeschwindigkeit des Druckübertragungsmediums messbar.
Insbesondere wird neben zumindest einem Sensor, welcher eine Eigenschaft eines
Druckübertragungsmediums misst, beispielsweise zumindest ein weiterer Sensor zur Messung zumindest einer weiteren von der Eigenschaft des Druckübertragungsmediums verschiedenen Eigenschaft der zu prüfenden hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine eingesetzt.
Für die Messung differierender Führungsreibung zwischen Lastaufnahmemittel einer Hubmaschine und dessen Führungselementen ermittelt man beispielsweise mit Hilfe einer direkten Kraftmessung oder durch eine indirekte Systemdruckmessung.
Für die Messung einer Beschleunigung wird mit einem Beschleunigungsmessmodul beispielsweise die bei einer beschleunigten Bewegung einer Masse in Erscheinung tretende Massenträgheitskraft mit einer Kraftmessvorrichtung gemessen. Vorzugsweise wird die Beschleunigung mit mikromechanischen Beschleunigungssensoren gemessen. Von Interesse ist bei einer Prüfung beispielsweise die Beschleunigung der Masse eines Lastaufnahmemittels.
Gemäß einem weiteren Gedanken sind in einer weiteren vorteilhaften Variante mehrere Sensoren in einem gemeinsamen Sensorgehäuse untergebracht. Beispielsweise enthält ein Sensorgehäuse ein Lichtspektrummessmodul, einen Temperatursensor, einen Mediumleitwertsensor sowie einen Drucksensor. Vorzugsweise lassen sich mehrere Sensoren kompakt und somit platzsparend in einem gemeinsamen Gehäuse integrieren.
Solch ein Gehäuse besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Vorzugsweise weist ein gemeinsames Gehäuse eine gemeinsame vorzugsweise mechanische Schnittstelle für mehrere Sensoren zur zu prüfenden Anlage auf. Diese Schnittstelle ist beispielsweise als Flansch realisiert, vorzugsweise als runder Flansch. Durch die Zusammenfassung mehrerer Sensoren werden an einer einzigen Anschlussstelle an der zu prüfenden Anlage insbesondere gleichzeitig verschiedene Messgrößen aufgenommen. Dadurch lässt sich vorzugsweise die Anzahl der an der zu prüfenden Anlage für Sensoren vorzusehenden Anschlussstellen entsprechend verringern. Außerdem ist bei dieser Messanordnung insbesondere ermöglicht, dass die verschiedenen Messgrößen am gleichen Messort aufge- nommen werden. Dies ist insbesondere für die Messung einer Viskosität, zu deren Ermittlung immer eine Temperatur herangezogen werden sollte, nützlich. Des weiteren wird auf diese Weise insbesondere ermöglicht, trotz einer oftmals anlagenbedingt eingeschränkten Anzahl möglicher Messstellen an einer zu prüfenden Anlage dennoch an mehreren Messstellen bzw. Messorten mehrere verschiedene physikalische Größen messen zu können.
Beispielsweise enthält ein erstes Gehäuse den ersten Sensor, der ein Drucksensor ist, sowie einen Temperatursensor, wohingegen ein zweites Gehäuse beispielsweise ein Ultraschallmessmodul zur Messung der Druckübertragungsmediumqualität und einen Leitfähigkeitssensor enthält.
In einer vorteilhaften Abwandlung sind Sensoren, die mit dem Druckübertragungsmedium in Kontakt stehen, so ausgestaltet, dass das Sensorgehäuse auf der Sensorseite das Druckübertragungsmedium und damit den Druckkreislauf hermetisch von der Umgebung abschließen. Vorzugsweise ist der Sensor mit seinem Gehäuse dazu so aufgebaut, dass an der dem Druckübertragungsmedium abgewandten Seite seines Gehäuses eine Befestigungsvorrichtung, vorzugsweise eine Steckvorrichtung vorgesehen ist, auf die eine Aus- werteeinheit aufgesteckt werden kann und/oder mit Hilfe derer das Messsignal an elektrischen Kontakten abgegriffen werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens einer der Sensoren ortsfest mit der Vorrichtung, insbesondere der zu prüfenden Anlage, verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbeson- dere die erfindungsgemäße Messvörrichtung, zumindest einen Speicher zur Speicherung
zumindest eines mit mindestens einem Sensor gemessenen Messwertes und/oder zur Speicherung zumindest eines im Speicher zumindest hinterlegbaren anlagenspezifischen Kennwertes und/oder zumindest einer sicherheitstechnischen Vorgabe ausgestattet. Beispielsweise wird für einen Speicher ein batteriegepufferter flüchtiger RAM-Halbleiter- Speicherbaustein verwendet. Es können jedoch auch andere, insbesondere nichtflüchtige Speicherbausteine verwendet werden. Beispielsweise werden EEPROM- Speicherbausteine oder magnetoelektronische Speicher verwendet. Vorzugsweise ist jeder Sensor mit einem Speicher ausgerüstet. Insbesondere kann ein Speicher bei einer Reihe weiter unten beschriebener Anwenduhgsarten nützlich sein.
Des weiteren umfasst die Vorrichtung, insbesondere die Messvorrichtung, in einer vorteilhaften Variante Mittel zur Auswertung, insbesondere eine Auswerteeinheit, zu einer automatischen Berücksichtigung von zumindest einem zumindest mit dem ersten und/oder dem zweiten Sensor gemessenen Messwert und/oder in einem Speicher befindlichen Daten bei einer Ermittlung eines Prüfergebnisses einer Überwachung.
Beispielsweise in einer einfachen Variante sind die Messsignalausgänge entsprechender Sensoren fest zu einer Auswertungsschaltung verdrahtet, so dass beispielsweise Sensorausgangsspannungen zu einer Prüfergebnis-Gesamtspannung addiert werden. In einer weiter entwickelten Ausgestaltung wird die Auswertung vorzugsweise mit einer Auswerteeinheit vorgenommen, die als Eingangsgrößen beispielsweise zumindest mit dem ersten Sensor und/oder dem zweiten Sensor gemessene und/oder in einem Speicher befindliche Daten mit Hilfe einer Auswertungslogik zu einem Prüfergebnis verknüpft. Bei einer Auswertung verwendete Regeln und Algorithmen sind beispielsweise in einem Mikroprozessor hinterlegt und realisiert. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung anhand von festgelegten Kennfeldern. Beispielsweise kann die Auswertung aber auch anhand von im Speicher hinterlegten Tabellen erfolgen.
Gemäß einem weiteren Gedanken werden systemspezifische Kennwerte, insbesondere bauliche Kennwerte und/oder Verfahrenskennwerte einer betreffenden hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine, sowie sicherheitstechnische Vorgaben bei einer Ermittlung eines Prüfergebnisses automatisiert berücksichtigt.
Vorzugsweise werden bei einer Prüfung anlagenspezifische Kennwerte und/oder sicherheitstechnische Vorgaben in einem Speicher gespeichert. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Vorgaben beispielsweise auch fest im Speicher hinterlegt. Beispielsweise wird die Nennlast, zum Beispiel die Belastung eines Lastaufnahmemittels eines hydraulischen Aufzuges, eingegeben. Des weiteren wird beispielsweise die wirksame Kolbenfläche resultierend aus einer / oder mehreren Kolbenflächen des hydraulischen Systems eingegeben, so dass sich daraus vorzugsweise anhand des dynamischen Druckes die am Kolben tatsächlich wirkenden Kräfte bestimmen lassen. Außerdem wird beispielsweise eingegeben, die außermittige Anordnung des Lastaufnahmemittel bezüglich der Führungsschie- nen welche sich zum separat einzugebenen Führungsreibwert der systemimmanent und durch Messung bekannt ist akkumuliert. Des weiteren wird beispielsweise eine Anfahrbeschleunigung eingegeben. Außerdem wird beispielsweise ein Viskositätsfaktor eines verwendeten Druckübertragungsmediums eingegeben und vorzugsweise mit einem gemessenen Viskositätswert verglichen, so dass sich eine Degradation des Druckübertra- gungsmediums, beispielsweise durch teilweise Zersetzung der Hydraulikölmoleküle eines verwendeten Hydrauliköls einer hydraulischen Aufzugsanlage, feststellen lässt. Ebenso ist dadurch beispielsweise eine Verdickung eines Hydrauliköls feststellbar.
Derartige eingebbare Parameter werden vorzugsweise in den Bewertungsalgorithmus einbezogen. Dazu sind in einem Speicher hinterlegte Parameter als weitere Eingabegrö- ße mit der Auswertelogik, die z.B. in einem Mikroprozessor realisiert ist, verknüpft.
Mit Hilfe eines geeigneten Prüfungs- und Bewertungsalgorithmus unter Berücksichtigung vorzugsweise verschiedener Messwerte und Anlagenparameter wird insbesondere eine abgestufte Bewertung eines Prüfergebnisses durchgeführt. Insbesondere bei zeitlich versetzten Messungen, beispielsweise bei jährlich aufeinander folgenden Prüfungen, ist mit dem verwendeten Algorithmus vorzugsweise ein Trend innerhalb verschiedener Prüfergebnisse identifizierbar. Beispielsweise können auch erhebliche Sicherheitsmängel, die zu einem negativen Prüfergebnisse führen müssen, identifiziert werden, die mit einer alleinigen Druckmessung nicht als solche hätten identifiziert werden können. So fällt beispielsweise das Prüfungsergebnis negativ aus, wenn das Lichtspektrummessmodul si- cherheitstechnisch bedenkliche Fremdpartikel im Druckübertragungsmedium identifiziert
hat, obwohl isoliert betrachtete Druckkennwerte innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen.
Gemäß einem weiteren Gedanken erfolgen Messung mit dem ersten Sensor und zumindest dem zweiten Sensor mit einem zeitlichen Zusammenhang, beispielsweise zeitlich parallel oder zeitlich versetzt. In einer Variante sieht ein Prüfablauf beispielsweise vor, zeitlich versetzte Messungen mit den jeweiligen Sensoren durchzuführen. Vorzugsweise wird ein Prüfprogramm mit verschiedenen Belastungsstufen durchlaufen, dessen Ergebnisse zu einem einzigen Prüfergebnis zusammengefasst werden. Bei den Belastungsstufen kann es sich beispielsweise um verschiedene Anfahr- oder Bremsbeschleunigungen oder verschiedene Beladungsstufen beispielsweise eines hydraulischen Aufzuges handeln. In einer weiteren Ausgestaltung werden die Messwerte von einem Timer oder manuell gesteuert aufgenommen. Es sind jedoch auch zeitlich parallele Messungen möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Variante beinhaltet die Vorrichtung, insbesondere die Messvorrichtung, mindestens eine Sende- und mindestens eine Empfangseinheit, welche jeweils mit mindestens einem Sensor und/oder mindestens einer Auswerteeinheit und/oder mindestens einer externen Datenverarbeitungsanlage verbindbar sind, zum funk- und/oder draht- und/oder infrarotgebundenen Senden und/oder Empfangen von Daten zur Kommunikation zwischen mindestens einem Sensor und/oder mindestens einer Aύswerteanlage und/oder mindestens einer externen Datenverarbeitungsanlage.
Vorzugsweise ist eine Sende- und/oder Empfangseinheit mit einem Ein-/Ausgabescan- modul verknüpft, um externe Daten bei der Eingabe und eine Ausgabe an externe Empfänger zu berücksichtigen. Mit Hilfe eines Scanmoduls werden z.B. einzelne Ein- und Ausgabedaten sequentiell ein- bzw. ausgelesen und sind beispielsweise in einem Speicher hinterlegbar. In einer weiteren Variante ist beispielsweise eine stream-basierte Da- tenüberträgung vorgesehen. Bei dieser erfolgt die Kommunikation vorzugsweise nicht mit in einzelne Datenpakete getrennt verschickten Ein- und Ausgabedaten sondern mit einem Daten-Stream, der Daten in einer beliebigen Reihenfolge und Zusammenstellung enthalten kann. Für eine Zuordnung verschiedener Sende- und/oder Empfangseinheiten zu einer Vorrichtung, insbesondere einer Messvorrichtung wird vorzugsweise ein Identifikati- onscode ausgetauscht und überprüft, der eine unautorisierte Manipulation verhindert.
Mit einer funk-, draht- oder infrarotgebunden realisierten Datenübertragung wird vorzugsweise eine funk-, draht- oder infrarotgebundene Datenein- und Datenausgabe ermöglicht. Eine funkgebundene Variante ist insbesondere bei räumlich weit voneinander entfernten und schwer zugänglichen Messstellen vorteilhaft. Eine infrarotgebundene Variante wird vorzugsweise in Umgebungen eingesetzt, in denen eine Unempfindlichkeit der
Datenübertragung gegenüber elektromagnetischen Störungen wünschenswert und/oder erforderlich ist.
Gemäß einem weiteren Gedanken werden in einer vorteilhaften Weiterbildung der funkgebundenen Variante damit insbesondere auch mehrere Anlagen innerhalb eines gesam- ten Anlagenparks gleichzeitig mit Hilfe einer PC-Zentrale sicherheitstechnisch überwacht. In Verbindung mit dauerhaft installierten Sensoren erfolgt damit beispielsweise eine Echtzeit-Überwachung einer oder mehrerer Anlagen während eines gewöhnlichen Betriebes. Dies ist beispielsweise bei der Entwicklung von Prototypen von hydraulischen Förderanlagen oder Hubmaschinen zur Identifikation kritischer Anlagenzustände nützlich.
Weiterhin wird eine funkgebundene Variante auch vorzugsweise bei mobilen hydraulischen Förderanlagen oder Hubmaschinen beispielsweise auf Baustellen eingesetzt.
Vorzugsweise werden Sende- und Empfangsmodüle auch für eine Eingabe von einzugebenden anlagenspezifischen Kennwerten in einen dafür vorgesehenen Speicher vorgesehen. Besonders bevorzugt wird zur Eingabe eine mit einem Sende- und Empfangsmodul ausgestattete Datenverarbeitungsanlage vorgesehen. Insbesondere ist die Datenverarbeitungsanlage in einer weiteren Variante als Handheld ausgestaltet.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist die Vorrichtung, insbesondere die Messvorrichtung mit einer Datenver- und/oder -entschlüsselung ausgestattet. Vorzugsweise ist die Daten- ver- und/oder -entschlüsselung in die Sende und/oder die Empfangseinheit integriert. Bei- spielsweise erfolgt aber auch eine Verschlüsselung von Daten in insbesondere zumindest einem Sensor. Insbesondere werden Daten verschlüsselt in einem Speicher hinterlegt.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung, insbesondere die Messvorrichtung, modular aufgebaut, und zwar derart, dass verschiedene Sensoren zu Sensorgruppen in jeweils einem Gehäuse zusammengefasst werden. Neben Sensoren für die Bestimmung von Messgrößen des Druckübertragungsmediums enthält die Messvorrichtung in einer weiteren Variante
außerdem einen oder mehrere Sensoren zur Messung zumindest oben beschriebener weiterer Anlagenparameter wie beispielsweise einer Anfahrbeschleunigung.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest einer der Sensoren und/oder Mittel zur Auswertung von der Vorrichtung, insbesondere der zu prüfenden Anlage, wiederholbar trennbar. Insbesondere die Messvorrichtung oder zumindest Teile davon sind in einer vorteilhaften Ausführung so ausgestaltet, dass sie mit der zu prüfenden Anlage wiederholbar lösbar verbindbar sind. Dies wird insbesondere bei wiederholten temporären si- cherheϊtstechnischen Überprüfung von hydraulischen Förderanlagen oder Hubmaschinen, insbesondere hydraulischen Aufzugsanlagen, ausgenutzt.
Vorzugsweise in einem oder mehreren Gehäusen untergebrachte Sensoren zur Messung von Messgrößen des Druckübertragungsmediums werden dazu beispielsweise an einem Flansch oder an mehreren Flanschen an einer Hydraulikleitung angeschlossen. Ein An- schluss kann aber prinzipiell auch an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle des Druckübertragungskreislaufes erfolgen. Insbesondere werden weitere Sensoren zur Mes- sung beispielsweise weiterer Anlageneigenschaften wiederholbar lösbar an dafür geeigneten Stellen mit der hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine verbunden. Bei einer hydraulischen Aufzugsanlage wird beispielsweise ein Masseträgheitskraftmesser zur Messung einer Beschleunigung eines Aufzugskorbes an selbigem wiederholbar lösbar befestigt.
Die Auswerteeinheit wird beispielsweise mit Hilfe einer an einem Sensor vorgesehenen Befestigungsvorrichtung, vorzugsweise einer Steckvorrichtung, auf den Sensor aufgesteckt, wobei das Messsignal vorzugsweise an elektrischen Kontakten der Steckvorrichtung abgegriffen werden kann.
In einer bevorzugten Variante ist die Auswerteeinheit als Handheld ausgeführt. Dieses ist vorzugsweise mit einer Sende- / Empfangseinheit ausgestattet, mit Hilfe derer Messdaten aus ebenfalls mit Sende- /Empfangseinheiten ausgestatteten Sensoren, bevorzugt kontaktlos, ausgelesen werden können. Die Sensoren verbleiben insbesondere über einen längeren Zeitraum oder auch dauerhaft an der Anlage, wodurch ein ansonsten nötiges Öffnen des Druckkreislaufes zur Anbringung von Sensoren für eine erneute Messung vermieden wird.
Insbesondere in einer weiteren Ausgestaltung, bei der mindestens einer der Sensoren ortsfest mit der Vorrichtung, insbesondere der zu prüfenden Anlage, verbunden ist, ist zumindest eine Auswerteeinheit zur Übertragung von mit dem jeweiligen Sensor gemessenen Messwerten jeweils auf diesen aufsteckbar und/oder mit diesem verbindbar. Diese Variante kann insbesondere bei räumlich weit voneinander entfernt liegenden Messstellen, bei denen eine Verkabelung für eine temporäre Messung zu aufwendig erscheint, vorteilhaft sein. Vorzugsweise ist eine derartige Lösung mit reversibel trennbaren Verbindungen zwischen Sensoren und einer Auswerteeinheit realisiert. Der Prüfzyklus sieht beispielsweise vor, dass ein Prüfer eine Auswerteeinheit sequentiell mit einer Reihe von orts- festen Sensoren verbindet und dort vom Sensor jeweils die entsprechenden Messwerte aufgenommen werden, welche in einem Speicher der Auswerteeinheit hinterlegt und am Ende einer Messung mit dem letzten Sensor zum Gesamtprüfergebnis verknüpft werden. Vorzugsweise wird die Reihenfolge von der Auswerteeinheit vorgegebenen. In einer weiteren Ausgestaltung enthalten Sensoren selber einen Speicher, so dass dieser bereits Messwerte enthalten kann, die beispielsweise aufgrund einer Timer-Steuerung aufgenommen wurden. Beim Verbinden mit einer Auswerteeinheit werden diese bereits gemessenen Messwerte in die Auswerteeinheit übertragen. In einer bevorzugten Variante erfolgt die Übernahme von Messwerten gemäß dem weiter oben geschilderten Verfahren kontaktlos mit einem Handheld anstatt mit einer aufsteckbaren Auswerteeinheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante wird aufgrund einer trennbaren Verbindung zwischen Sensor und Auswerteeinheit die gleiche Auswerteeinheit insbesondere für verschiedene kompatible Sensoren, insbesondere für mehrere Aufzugsanlagen eingesetzt, was eine kostengünstige Variante darstellt. In einer bevorzugten Variante mit einem Licht- spektrummessmodul ist dabei lediglich eine Optik zum Einkoppeln des Messlichtes und zum Auskoppeln des Messlichtes in ein Sensorgehäuse integriert. Der übrige Teil des Lichtspektrummessmoduls, insbesondere die notwendige Lichtquelle nebst Detektor und spektraler Lichtzerlegung, sind dabei vorzugsweise in einer aufsteckbaren Auswerteeinheit untergebracht. Die Verbindung erfolgt dabei beispielsweise mit Hilfe von Lichtleiterkupplungssteckern.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Verbindbarkeit zwischen den Mittel zur Auswertung und zumindest dem ersten und dem zweiten Sensor genau einmal irreversibel trennbar. Vorzugsweise wird eine spätere unautorisierte Messung und/oder eine unautorisierte Manipulationen eines Prüfergebnisses ausgeschlossen . Eine erneute Verbindung kann vorzugsweise erst nach einer vorzusehenden Neukonditionierung der Verbindbarkeit wieder hergestellt werden.
In einer weiteren Variante ist die Verbindbarkeit so ausgestaltet, dass eine mehrfache reversible Trennung der Verbindung, beispielsweise dreimal, möglich ist und die Verbindung anschließend einmal irreversibel getrennt werden kann. Die irreversible Trennbarkeit kann beispielsweise durch Verrastemittel realisiert werden, die beim Trennen zerstört werden.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Vorrichtung, insbesondere die Messvorrichtung, ein Anzeigemodul. Das Anzeigemodul verfügt beispielsweise über ein Display, vorzugsweise eine Flüssigkristall-Anzeige, zur alphanumerischen Darstellung von Daten und zur graphischen Darstellung von beispielsweise Messdaten und dient insbesondere einer Kommunikation mit einem Anwender. Des weiteren verfügt das Anzeigemodul beispielsweise über einen Lautsprecher zur Ausgabe eines akustischen Warn- oder Hinweistones und/oder über eine optische Statusanzeige, vorzugsweise über mehrere verschiedenfarbige Anzeigeleuchten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist zumindest für die Ausgabe von Daten ein Barcodedatenspeicher, insbesondere zur Speicherung von Prüfergebnissen vorgesehen. In dieser Variante wird beispielsweise zumindest ein Teil der Prüfergebnisse auf dem Barcodedatenspeicher hinterlegt. Damit wird insbesondere ein in einer europäischen Norm festgelegter European Article Number Code (EAN) zum schnellen und ma- schinellen Auslesen des Barcodespeichers verwendbar. Der Barcodedatenspeicher ist hierbei vorzugsweise als optisch veränderbares Anzeigeelement, beispielsweise als graphisches LCD-Display, ausgeführt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine elektronische Speicherprüfplakette, die ein zeitlich begrenzbares Gültigkeitszertifikat aufweist.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist eine Speicherprüfplakette der Vorrichtung vorgese-
hen, welche einen Speicher zur Speicherung von zumindest einem Prüfergebnis und/oder eines oder mehrerer spezifischer Anlagenkennwerte umfasst. Vorzugsweise werden Prüfergebnisse mit hoher Fälschungssicherheit auf der Speicherprüfplakette archiviert. Des weiteren enthält diese vorzugsweise einen zusätzlichen Barcodespeicher.
In einer weiteren Variante ist die elektronische Speicherprüfplakette darüber hinaus mit einem Transponder und/oder einer Sende- /Empfangseinheit ausgestattet. Auf diese Weise erfolgt beispielsweise eine vorteilhafte Fernabfrage der elektronischen Speicherprüfplakette.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung in mehreren Ausgestaltungen im einzelnen exemplarisch erläutert. Die Merkmale sind dort jeweils jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr sind in der Zeichnung und/oder in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung angegebene Merkmale jeweils zu Weiterbildungen kombinierbar.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Messvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit nebst Schnittstelle,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Auswerteeinheit,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer externen Datenverarbeitungsanlage / PC- Zentrale und
Fig. 5 eine elektronische Speicherprüfplakette.
In Fig. 1 wird zunächst ein schematischer Überblick über eine beispielhafte Messvorrichtung gegeben. Ein Sensorgehäuse 1 , welches eine Sensoreinheit 2 nebst einem als Buchse ausgeführten ersten Steckverbinder 3 enthält, der ein Gegenstück zu einem als Stecker ausgeführten zweiten Steckverbinder 4 bildet, ist an einen ein Druckübertra-
gungsmedium umfassenden Hohlkörper 5, in welchem sich das zu prüfende Medium, das
Druckübertragungsmedium 6, befindet, angeschlossen. Im Hinblick auf die auftretenden Drücke ist das Sensorgehäuse 1 in diesem Beispiel aus Metall konstruiert. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt der Anschluss dabei an einem Reservoir für das Drucküber- tragungsmedium 6. Ebenso kann der Anschluss aber beispielsweise auch an einer Leitung zur Druckübertragung erfolgen.
In der dargestellten Konfiguration wird mit einem ersten Sensor ein statischer Druck gemessen. Vorzugsweise für die Messung eines dynamischen Druckes in einer Pitot- Konfiguration und/oder für eine Messung einer Viskosität des Druckübertragungsmediums 6 ragt ein dem Medium zugewandtes Ende der Sensoreinheit in einer hier nicht dargestellten Variante entgegen der hier gezeigten Darstellung in den Querschnitt des das Druckübertragungsmedium umfassenden Hohlkörpers 5 hinein.
Rechts an das Sensorgehäuse 1 schließt sich eine Auswerteeinheit 7 an, welche über einen als Stecker ausgeführten zweiten Steckverbinder 4 verfügt. Die beiden Steckverb- inder 3, 4 bilden eine lösbare Steckverbindung. Die Steckverbindung gewährleistet sowohl eine mechanische als auch eine Signal- und datenübertragungstechnische Verbindung von Sensoreinheit 2 und Auswerteeinheit 7. Die Auswerteeinheit 7 ist hermetisch vom Druckübertragungsmedium 6 getrennt. Bei dem hier nicht im Detail gezeigten ersten Steckverbinder 3 handelt es sich um eine Buchsenanordnung für eine Reihe von elektri- sehen Kontaktstiften und bei dem zweiten Steckverbinder 4 um eine Steckeranordnung für eine Reihe von elektrischen Kontaktstiften. Darüber hinaus weisen die Steckerverbinder insbesondere auch eine Kupplung für optische Fasern auf. Die Steckverbindung ist mit einem hier nicht gezeigten Überwurfschraubring gegen unerwünschtes Lösen gesichert.
Die in Fig. 2 dargestellte Sensoreinheit beinhaltet einen Drucksensor 8, sowie in diesem Beispiel einen zweiten Sensor 9, einen dritten Sensor 10 und einen vierten Sensor 11 , wobei die einzelnen Sensoren hier jeweils nur schematisch in einem einteiligen Modul gezeigt sind. In diesem Beispiel ist der zweite Sensor 9 ein optischer Sensor, in diesem Fall ein Lichtspektrummessmodul, der dritte Sensor 10 ein Mediumtemperatursensor und der vierte Sensor 11 ein Mediumleitwertsensor. Die Messsignale der Sensoren 8, 9, 10,
11 liegen an hier nicht dargestellten Kontakten an dem Teil 4 der Steckverbinder an, von wo aus sie in die Auswerteeinheit übernommen werden.
Die Sensoreinheit ist so ausgestaltet, dass sie gegen andere Sensoreinheiten ausgetauscht werden kann, indem eine Sensoreinheit aus einem Sensorgehäuse ausgebaut wird und eine neue eingesetzt wird. In einer anderen Variante können Sensoreinheit und Sensorgehäuse aber auch ein einziges Bauteil sein.
In Fig. 3 ist eine Auswerteeinheit 7 noch einmal im einzelnen dargestellt. Von der Steckvorrichtung 4 werden die Messsignale einem Multiplexmodul 12 übergeben, wo sie zwischengespeichert werden. Mit dem Multiplexmodul werden insbesondere die einzelnen Sensorsignale sequentiell ausgelesen. Vom Speicher des Multiplexmoduls aber auch auf direktem Weg werden einzelne oder mehrere Messsignale in eine Auswertelogik 13 mit einem daran angeschlossenem Speicher 14 übertragen. Die Auswertelogik 13 ist in diesem Beispiel mit einem Mikroprozessor realisiert.
Die Auswertelogik 13 ist für die Implementierung verschiedener Prüf- und Bewertungsal- gorithmen programmierbar, wobei die Programmierung im gewählten Beispiel über die Datenübertragungsschnittstelle 18 mit Hilfe einer externen Datenverarbeitungsanlage 19, einem Computer, erfolgt.
Die Auswerteeinheit 7 verfügt außerdem über ein Spannungsversorgungsmodul 15. Das Spannungsversorgungsmodul 15 ist im Hinblick auf die mobile Anwendung mit Batterien oder einem Akku realisiert. Zusätzlich verfügt die Auswerteeinheit 7 über einen Anschluss für ein externe Spannungsversorgung. Des weiteren erfolgt die Spannungsversorgung zumindest des ersten und des zweiten Sensors ebenfalls über das Spannungsversorgungsmodul 15 der Auswerteeinheit 7, so dass seitens einer zu prüfenden hydraulischen Förderanlage oder Hubmaschine keinerlei elektrische Anschlüsse vorgesehen werden müssen.
Außerdem verfügt die Auswerteeinheit 7 über ein Anzeigemodul 16. Mit diesem Anzeigemodul 16 erfolgt die Kommunikation zwischen der Messeinrichtung und dem Benutzer. Es handelt sich dabei um ein alphanumerisches Display mit der Möglichkeit, darüber hinaus Daten graphisch darzustellen. Des weiteren sind Statusleuchten und ein Lautsprecher bzw. Summer vorgesehen, wodurch beispielsweise einem Prüfer ein Prüfergebnis als
einfaches optisches oder akustisches binäres „JA/NEIN"- Signal ausgegeben werden kann.
Außerdem verfügt die Auswerteeinheit 7 vorzugsweise über ein Ein-/Ausgabescanmodul
17 mit einer integrierten Sende- und Empfangseinheit. Über dieses Ein- /Ausgabescan- modul 17 werden beispielsweise verschiedene für den Bewertungsalgorithmus nützliche und beispielsweise von einem Prüfer einzugebende spezifische Anlagendaten (wie z.B. Nennlast, wirksame Kolbenfläche, außermittige Lastmittelaufnahme, Führungsreibwert, Anfahrbeschleunigung, Viskositätsfaktor des Mediums etc.) eingegeben. Aufgrund der integrierten Sende- und Empfangseinheit werden die einzugebenden Daten vorzugsweise über einen Computer mit angeschlossener Sende- und Empfangseinheit eingegeben.
Anhand von zumindest mit dem ersten und zumindest dem zweiten Sensor gemessenen Messwerten sowie vorzugsweise zumindest einer anlagenspezifischen Eingangsgröße beispielsweise der vorgenannten Art wird mit Hilfe eines Bewertungsalgorithmus ein Prüfergebnis generiert. Dieses Prüfergebnis wird vorzugsweise sowohl als eine binäre JA/NEIN-Aussage über das Anzeigemodul 16 akustisch und/oder optisch signalisiert, als auch in quantitativer Form über das Anzeigemodul 16 und vorzugsweise außerdem auch über das Ein-/Ausgabescanmodul 17 zur einer Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt.
Die Weiterverarbeitung der Daten, für eine weitergehende Datenanalyse mehrerer Prüfreihen und mehrerer Anlagen, erfolgt in einer externen Datenverarbeitungsanlage, in der auch eine umfangreiche Archivierung mehrerer Prüfergebnisse von mehreren Anlagen erfolgt.
Die gewonnenen Ergebnisse und Daten werden dabei drahtgebunden über eine an die Auswertelogik 13 mit dem damit verbundenen Speicher 14 angeschlossene Schnittstelle
18 ausgegeben werden. Die drahtgebundene Schnittstelle 18 ist z.B. dabei als serielle USB-Schnittstelle realisiert.
Alternativ werden die Ergebnisse und Daten auch funk- oder infrarotgebunden gesendet. Die draht-, funk- oder infrarotgebundene Datenübertragung erfolgt hier verschlüsselt. Des weiteren erfolgt die Datenübertragung in Form digitaler Signale, wozu die Auswerteeinheit 7 beispielsweise außerdem eine Analogdigitalwandlerschaltung enthält. Des weiteren ist die digitale Datenübertragung mit Fehlerkorrekturverfahren ausgestattet, womit eine Ver-
fälschung der übertragenen Messergebnisse aufgrund von elektromagnetischen Störeinflüssen minimiert wird. Insbesondere durch eine geeignete und im Stand der Technik bekannte Verfahren und Algorithmen zur Verschlüsselung, mit Hilfe eines 128-bit- Schlüssels, wird ein Schutz vor Manipulation der Datenübertragung gewährleistet.
Die gewonnenen Ergebnisse und Daten werden dann von einer in Fig. 4 dargestellten externen Datenverarbeitungsanlage 19 und/oder einer PC-Zentrale 19 empfangen. Dazu verfügt diese zum einen über eine Schnittstelle 20 für die drahtgebundene Kommunikation, die hier ebenfalls als USB-Schnittstelle realisiert ist, und zum anderen über ein Ein- /Ausgabescanmodul mit integrierter Sende- und Empfangsanlage 21 für die infrarot- und funkgebundene Kommunikation. Über dieses Ein-/Ausgabescanmodul 21 werden außerdem oben beschriebene und an der Datenverarbeitungsanlage 19 beispielsweise von einem Prüfer einzugebende Anlagenparameter an die Auswerteeinheit übertragen.
Zusätzlich werden die Ergebnisse und Daten an eine in Fig. 5 dargestellte elektronische Speicherprüfplakette 22 ausgegeben. Diese elektronische Speicherprüfplakette 22 wird direkt an der zu prüfenden Anlage angebracht, und zwar vorzugsweise so, dass sie nicht zerstörungsfrei entfernt und manipuliert werden kann. Die Speicherprüfplakette 22 verfügt vorzugsweise über ein zeitlich begrenzt gültiges Gültigkeitszertifikat. Zur nichtflüchtigen Speicherung der Prüfergebnisse verfügt sie vorzugsweise über einen Datenspeicherchip. In einer weiteren Ausgestaltung ist sie insbesondere mit einem integriertem Transponder 23 ausgestattet. Darüber hinaus erfolgt auch eine Ausgabe mittels eines Barcodedatenspeichermoduls 24 welches in die elektronische Speicherprüfplakette 22 integriert ist.