WO2009033496A1 - Device for the location-dependent detection of a physical or chemical variable of a medium, measuring transducer and conveyor device for such a device - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device for the location-dependent detection of a physical or chemical variable of a medium, to a measuring transducer and to a conveyor device for such a device. Measuring transducers (22...25) which can be movably introduced into the medium (20) differ with respect to their specific gravity from the specific gravity of the medium so that as a result of the buoyancy, a drive force acts upon the measuring transducer to displace the measuring transformer in a measuring drive from an initial position (26) to a final position (27). A conveyor device (28, 30, 33, 34) transports the measuring transducer (22...25) back to the initial position (26) for the next measuring drive. The invention is characterized in that the measuring transducers (22...25) require hardly any power for carrying out measuring drives.

Description

Beschreibungdescription

Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe eines Mediums, Messumformer und För- dereinrichtung für eine derartige EinrichtungDevice for location-dependent detection of a physical or chemical quantity of a medium, measuring transducer and conveying device for such a device

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe eines Mediums in einem Behälter, insbesondere in einem Reaktor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Messumformer für eine derartige Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie eine Fördereinrichtung für eine derartige Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a device for location-dependent detection of a physical or chemical size of a medium in a container, in particular in a reactor, according to the preamble of claim 1, a transmitter for such a device according to the preamble of claim 6 and a conveyor for such a device according to the preamble of claim 7.

In prozesstechnischen Anlagen der chemischen, pharmazeutischen, biochemischen oder lebensmitteltechnischen Industrie werden meist Messumformer zur Bestimmung physikalischer oder chemischer Eigenschaften des Prozessmediums verwendet, die mittels aufwendiger Flansche oder Durchführungen an medien- führenden Behältern oder Rohren befestigt werden müssen. Das hat jedoch den Nachteil, dass mit einem Messumformer lediglich die am Einbauort des Messumformers vorherrschenden Medieneigenschaften bestimmt werden können. Für eine ortsabhängige Erfassung der Eigenschaften des Mediums ist eine Viel- zahl von Messumformern erforderlich, die jeweils an den Orten eingebaut werden müssen, an denen Messwerte zu erfassen sind. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwendig.In process engineering plants of the chemical, pharmaceutical, biochemical or food-processing industry, transducers are usually used for determining physical or chemical properties of the process medium, which must be fastened by means of expensive flanges or bushings to media-carrying containers or pipes. However, this has the disadvantage that with a transmitter only the prevailing at the installation of the transmitter media properties can be determined. For a location-dependent recording of the properties of the medium, a large number of transducers is required, which must be installed in each case at the locations at which measured values are to be recorded. However, this procedure is very expensive.

Aus der WO 2007/061306 Al ist ein Steuerungssystem für pro- zesstechnische Anlagen bekannt, das Sensoren und Aktuatoren aufweist, die im Medium beweglich schwimmen. Die dort beschriebenen Sensoren sind ebenfalls Messumformer, die zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe des Mediums dienen. Dadurch ist eine ortsabhängige Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe des Mediums möglich und Prozesse, in welchen das Prozessmedium beispielsweise nicht homogen durchmischt ist oder in welchen örtlich unterschiedliche Prozessbedingungen auftreten, können besser geführt werden, so dass schließlich eine Steigerung der Qualität der erzeugten Produkte erzielt wird.From WO 2007/061306 A1, a control system for process equipment is known which has sensors and actuators which float in the medium. The sensors described there are also transducers that serve to detect a physical or chemical size of the medium. As a result, a location-dependent detection of a physical or chemical size of the medium is possible and processes in which the process medium, for example, is not homogeneously mixed or in which locally different process conditions occur, can be better managed so that ultimately an increase in the quality of the products produced is achieved.

Der bekannte Messumformer ist zwar mit einem Energiespeicher zu seiner Versorgung mit der zum Betrieb erforderlichen Energie versehen, durch eine Antriebseinrichtung, die zur Bewegung des Messumformers im Medium dient, wird jedoch ein wesentlicher Teil des Energievorrats für eine Messfahrt verbraucht. Der Energiespeicher muss daher häufig gewechselt oder - im Falle eines ladbaren Speichers - nachgeladen werden. Dies ist mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden bzw. die Einsatzzeiten des Messumformers werden begrenzt.Although the known transmitter is provided with an energy storage to its supply of the energy required for operation, by a drive device which serves to move the transmitter in the medium, however, a substantial part of the energy supply is consumed for a test drive. The energy storage must therefore be changed frequently or - in the case of a loadable memory - be recharged. This is associated with a high maintenance or the service life of the transmitter are limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe eines Mediums in einem Behälter, insbesondere in einem Reaktor, zu schaffen, die eine Verringerung der zur Bewegung des Messumformers im Medium erforderlichen Energie ermöglicht. Weitere Aufgaben sind, einen dafür geeigneten Mess- umformer sowie eine Fördereinrichtung für eine derartige Einrichtung zu erhalten.The invention has for its object to provide a device for location-dependent detection of a physical or chemical size of a medium in a container, in particular in a reactor, which allows a reduction of the energy required to move the transmitter in the medium. Other objects are to obtain a suitable transducer and a conveyor for such a device.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die neue Einrichtung der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen, ein neuer Messumformer in Anspruch 6 und eine neue Fördereinrichtung in Anspruch 7 beschrieben.To solve this problem, the new device of the type mentioned in the characterizing part of claim 1 features. Further developments are described in the dependent claims, a new transmitter in claim 6 and a new conveyor in claim 7.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass Messfahrten des Messum- formers praktisch ohne Verbrauch von Betriebsenergie allein aufgrund eines Unterschieds des spezifischen Gewichts des Messumformers zum spezifischen Gewicht des Mediums durchgeführt werden können. Selbstverständlich werden die tatsächliche Bahn der Messfahrt und die Bewegungsgeschwindigkeit zu- sätzlich durch Medienströmungen sowie durch die Viskosität des Mediums beeinflusst. Dabei erlaubt die ausschließliche Nutzung der Differenz zwischen Gewicht des Messumformers und der durch seine Verdrängung im Medium erzeugten Auftriebs- kraft bei Abstimmung des spezifischen Gewichts auf das spezifische Gewicht des Mediums eine begrenzte Kontrolle der erzielten Bewegungsgeschwindigkeit. Auch bei ruhendem Medium können durch den Einsatz von strömungstechnischen Mitteln, wie zum Beispiel Flügel oder Leitblechen, begrenzte Abweichungen der Bahn einer Messfahrt von einer vertikalen Bewegungsbahn erzielt werden. Ist das spezifische Gewicht des Messumformers während einer Messfahrt veränderbar, beispielsweise durch Veränderung des Verdrängungsvolumens des Messum- formers durch eine Gasblase mit einstellbarem Volumen, so kann durch exakte Einstellung des spezifischen Gewichts des Messumformers auf das spezifische Gewicht des Mediums erreicht werden, dass der Messumformer auf einer gewünschten Position für eine gewünschte Zeitdauer verbleibt, um von die- sem Ort einen zeitlichen Verlauf der zu messenden physikalischen oder chemischen Größe zu gewinnen. Nach Abschluss der Messreihe kann der Messumformer seine Messfahrt in Richtung einer Endlage fortsetzen. Durch die Fördereinrichtung, welche zum Transport des Messumformers von der Endlage zurück zur Ausgangslage für die nächste Messfahrt vorgesehen ist, wird sichergestellt, dass weitere Messungen mit dem Messumformer vorgenommen werden können, ohne dass zur Bewegung des Messumformers im Medium Energie aus seinem Energiespeicher entnommen werden müsste.The invention has the advantage that measurement runs of the transmitter can be carried out practically without consumption of operating energy solely due to a difference in the specific weight of the transmitter to the specific weight of the medium. Of course, the actual path of the measuring run and the speed of movement are additionally influenced by media flows as well as by the viscosity of the medium. The exclusive use of the difference between the weight of the transmitter and the buoyancy caused by its displacement in the medium force in tuning the specific gravity to the specific gravity of the medium, a limited control of the achieved movement speed. Even with dormant medium can be achieved by the use of fluidic means, such as wings or baffles, limited deviations of the path of a test drive from a vertical trajectory. If the specific weight of the transmitter can be changed during a measuring run, for example by changing the displacement volume of the transmitter by means of a volume-adjustable gas bubble, then by precisely setting the specific weight of the transmitter to the specific weight of the medium, the measuring transducer can be reached a desired position for a desired period of time remains to gain from this place a time course of the physical or chemical quantity to be measured. After completing the series of measurements, the transmitter can continue its measuring travel towards an end position. By the conveyor, which is intended to transport the transmitter from the end position to the starting position for the next test drive, it is ensured that further measurements can be made with the transmitter without having to remove energy from its energy storage device for movement of the transmitter in the medium ,

Ist die Dichte des Messumformers geringer als die des Mediums, befindet sich vorzugsweise die Ausgangslage am Behälterboden und die Endlage an der Oberfläche des Mediums. Ist die Dichte des Messumformers dagegen größer als die Dichte des Mediums, so beginnt eine Messfahrt vorzugsweise an der Medienoberfläche und endet am Behälterboden.If the density of the transmitter is less than that of the medium, the initial position at the container bottom and the end position at the surface of the medium are preferably located. On the other hand, if the density of the transmitter is greater than the density of the medium, a measuring run preferably begins at the media surface and ends at the container bottom.

Als Mittel zur Ausgabe des oder der ortsabhängig ermittelten Messwerte an beispielsweise eine Einrichtung zur Steuerung des im Behälter ablaufenden Prozesses kann in vorteilhafter Weise eine Funkschnittstelle verwendet werden. Diese kann beispielsweise als Ultra-Wideband-, Bluetooth-, WLAN-, Zig- Bee- oder RFID-Schnittstelle ausgeführt sein. Die Ausgabe der Messwerte kann bereits während der Messfahrt erfolgen, oder die Messwerte können mit Zeit und Ort versehen im Messumformer zwischengespeichert und nach Erreichen einer bevorzugten Kommunikationsstelle übertragen werden. Eine Ausgabe der Messwerte bereits während der Messfahrt hat den Vorteil, dass die Messwerte ohne Verzögerung zur Weiterbearbeitung, beispielsweise zur Führung eines in einem Reaktor ablaufenden Prozesses, vorliegen. Damit kann sehr schnell auf Veränderungen reagiert werden. Eine Übertragung gesammelter Messwerte in einer bevorzugten Kommunikationslage kann bevorzugt bei langsam ablaufenden Prozessen Anwendung finden, da ein Zeitverzug hier eine untergeordnete Bedeutung hat und die Kommunikation aufgrund der mit dieser Vorgehensweise erreichbaren kurzen Entfernung zwischen Messumformer und Leseeinrichtung mit einem geringeren Energieverbrauch durchgeführt werden kann.As a means for outputting the location-dependent or measured values to, for example, a device for controlling the process running in the container, a radio interface can be used in an advantageous manner. This can be implemented, for example, as an ultra-wideband, Bluetooth, WLAN, Zigbee or RFID interface. The edition of the Measured values can already be taken during the measurement run, or the measured values can be buffered with time and place in the transmitter and transmitted after reaching a preferred communication point. An output of the measured values already during the measuring run has the advantage that the measured values are present without delay for further processing, for example for guiding a process taking place in a reactor. This can react very quickly to changes. A transmission of collected measured values in a preferred communication situation can preferably be used in processes that run slowly, since a time delay here is of minor importance and the communication can be carried out with lower energy consumption because of the short distance between transmitter and reader that can be achieved with this approach.

Bei bekannter Dauer einer Messfahrt kann der jeweils aktuelle Ort des Messumformers in besonders einfacher Weise anhand der seit Beginn der Messfahrt vergangenen Zeit und der Bahnlänge bestimmt werden. Eine weitere einfache Möglichkeit besteht darin, den beim Messumformer herrschenden Mediendruck zu messen, da dieser unmittelbar von der bekannten Mediendichte und der Tauchtiefe des Messumformers abhängt. Eine weitere Mög- lichkeit zur Ortung des Messumformers besteht darin, diese anhand der mit der Funkschnittstelle übertragenen oder empfangenen Funksignale durchzuführen. Eine derartige Ortung ist bei vielen bekannten Übertragungsstandards ohnehin möglich. Selbstverständlich können auch verschiedene der oben genann- ten Ortungsverfahren zur Verbesserung der Ortungsgenauigkeit miteinander kombiniert werden. Aufgrund der Verwendung der Ortungseinrichtung kann den verschiedenen Messwerten der Ort ihrer Erfassung zugeordnet werden, so dass ein örtliches Profil der jeweiligen physikalischen oder chemischen Größe, bei- spielsweise der Temperatur, des Drucks, einer Stoffkonzentra- tion, des pH-Werts oder einer Trübung, erhältlich ist. Wie bereits oben erwähnt, kann die Energieversorgung eines Messumformers während einer Messfahrt aus einem integrierten Energiespeicher erfolgen. Eine Aufladung eines ladbaren Energiespeichers wird vorzugsweise an bestimmten Positionen durchgeführt, an welchen die Energieübertragung besonders verlustarm möglich ist. Dies ist beispielsweise an der Ausgangslage oder der Endlage der Messfahrten der Fall, wenn hier eine Ladevorrichtung mit Anschlusskontakten oder mit kapazitiver oder magnetischer Kopplung zwischen Ladeeinrichtung und Messumformer vorgesehen ist. In der Ladeposition können zusätzlich die in einem Datenspeicher des Messumformers zwischengespeicherten Messdaten zur weiteren Verarbeitung über eine kurze Distanz und somit verlustarm zu einer Leseeinrichtung übertragen werden.With a known duration of a measurement run, the respectively current location of the transmitter can be determined in a particularly simple manner on the basis of the time since the start of the measurement run and the track length. Another simple way is to measure the pressure prevailing at the transmitter media pressure, as it depends directly on the known media density and depth of the transmitter. Another possibility for locating the transmitter is to carry it out using the radio signals transmitted or received with the radio interface. Such a location is anyway possible with many known transmission standards. Of course, it is also possible to combine various of the above-mentioned location methods for improving locating accuracy. Due to the use of the locating device, the location of their detection can be assigned to the different measured values so that a local profile of the respective physical or chemical variable, for example the temperature, the pressure, a substance concentration, the pH or a turbidity, is available. As already mentioned above, the power supply of a transmitter during a test drive can be made from an integrated energy store. A charge of a loadable energy storage device is preferably carried out at certain positions at which the energy transfer is possible in a particularly low-loss manner. This is the case, for example, at the starting position or the end position of the measuring runs, if a charging device with connection contacts or with capacitive or magnetic coupling between the charging device and the measuring transducer is provided here. In addition, in the loading position, the measurement data buffered in a data memory of the transmitter can be transmitted for further processing over a short distance and thus with little loss to a reading device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe zusätzlich mit Mitteln versehen, um im Medium ein Magnetfeld zu erzeugen, und es wird ein Messumfor- mer mit magnetischen Eigenschaften verwendet. Der Messumformer ist derart ausgebildet, dass eine von der Stärke und Richtung des äußeren Magnetfelds abhängige Kraft entsteht, die als dritte Kraftkomponente der Gewichtskraft des Messumformers und der im Medium aufgrund seiner Volumenverdrängung entstehenden Auftriebskraft überlagert ist. Diese magnetfeldabhängige Kraft variiert je nach Richtung und Stärke des Magnetfelds, in welchem sich der Messumformer befindet. Zur Erzeugung der magnetfeldabhängigen Kraft kann magnetisierbares Material, zum Beispiel Eisen, ein Permanentmagnet und/oder ein einstellbarer Elektromagnet als Bestandteil des Messumformers verwendet werden. Zur Erzeugung des Magnetfelds im Medium können im oder am Behälter eine oder mehrere strom- durchflossene Spulen angeordnet werden. Durch Variation der durch die Spulen fließenden Ströme können Stärke und Richtung des am Ort des Messumformers erzeugten Magnetfelds je nach Bedarf eingestellt werden. Zusätzlich ist eine Variation durch Drehen oder Verschieben der Spulen möglich. Die magnetfeldabhängige Kraft kann bei geeigneter Auslegung zur Führung des Messumformers entlang einer gewünschten Bahn für eine Messfahrt oder zum Transport des Messumformers von der Endlage einer Messfahrt zurück zur Ausgangslage für die nächste Messfahrt genutzt werden.In a further advantageous embodiment, the device for location-dependent detection of a physical or chemical quantity is additionally provided with means for generating a magnetic field in the medium, and a transmitter with magnetic properties is used. The transmitter is designed in such a way that a force dependent on the strength and direction of the external magnetic field arises, which as third force component is superimposed on the weight force of the transmitter and the buoyancy force arising in the medium due to its volume displacement. This magnetic field dependent force varies depending on the direction and strength of the magnetic field in which the transmitter is located. To generate the magnetic field-dependent force, magnetizable material, for example iron, a permanent magnet and / or an adjustable electromagnet can be used as part of the transmitter. To generate the magnetic field in the medium, one or more current-carrying coils can be arranged in or on the container. By varying the currents flowing through the coils, the strength and direction of the magnetic field generated at the location of the transmitter can be adjusted as needed. In addition, a variation by turning or moving the coil is possible. The magnetic field dependent force can, with a suitable design for leadership of the transmitter along a desired path for a test drive or to transport the transmitter from the end position of a test drive back to the initial position for the next test drive.

Die magnetfeldabhängige Kraft kann zudem zur Fixierung des Messumformers in seiner Anfangslage genutzt werden, so dass die Messfahrt zu einem beliebigen Zeitpunkt durch Loslassen des Messumformers gestartet werden kann. Zudem ist es mög- lieh, mehrere Elektromagnete an verschiedenen Stellen des Behälters anzuordnen, um mehrere Messumformer an den jeweiligen Positionen bereithalten zu können. Sollen nämlich mehrere Messumformer von unterschiedlichen Positionen aus starten, so muss sichergestellt werden, dass sich auf jeder Startposition zum Beginn der Messfahrt genau ein Sensor befindet. Alternativ dazu kann eine mechanische Fixierung der Messumformer an den verschiedenen Ausgangslagen der Messfahrten vorgesehen werden. Eine Besetzung der verschiedenen Ausgangslagen durch jeweils genau einen Messumformer kann dann zum Beispiel da- durch erreicht werden, dass ein an einer freien Startposition befindlicher Magnet aktiviert wird, nach Besetzen der Position durch einen Messumformer dieser dort mechanisch fixiert wird, der betreffende Magnet abgeschaltet wird, ein Magnet einer noch verbleibenden freien Startposition eingeschaltet wird usw. bis alle Positionen besetzt sind. Danach könnenThe magnetic field-dependent force can also be used to fix the transmitter in its initial position, so that the test drive can be started at any time by letting go of the transmitter. In addition, it is possible to arrange several electromagnets at different points of the container in order to be able to hold several transducers at the respective positions. If several transducers are to be started from different positions, it must be ensured that exactly one sensor is located at each start position at the beginning of the measurement run. Alternatively, a mechanical fixation of the transmitter can be provided at the different starting positions of the test drives. An occupation of the various starting positions by exactly one transmitter each can then be achieved, for example, by activating a magnet located at a free starting position, mechanically fixing the latter position there by a measuring transducer, switching off the relevant magnet, a magnet of a remaining free starting position is turned on and so on until all positions are occupied. After that you can

Messfahrten entweder für alle Messumformer gleichzeitig oder in definierten zeitlichen Abständen gestartet werden.Measuring runs can be started either for all transmitters simultaneously or at defined time intervals.

Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.With reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and refinements and advantages are explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Messumformers undFigure 1 is a block diagram of a transmitter and

Figur 2 einen Reaktor mit Messumformern und Fördereinrichtung. In Figur 1 ist ein Blockschaltbild eines Messumformers 1 dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die physikalische oder chemische Größe, zu deren ortsabhängiger Erfas- sung der Messumformer 1 dient, ein Druck P. Der Druck P wird durch einen Aufnehmer 2 in ein elektrisches Signal gewandelt und an eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 3 als Messsignal weitergegeben. Aus dem Messsignal bildet die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 3 einen Messwert, der zusammen mit einer Angabe des Orts, an dem sich der Messumformer 1 zumFigure 2 shows a reactor with transducers and conveyor. FIG. 1 shows a block diagram of a transmitter 1. In the exemplary embodiment shown, the physical or chemical quantity, for the location-dependent detection of which the transducer 1 is used, is a pressure P. The pressure P is converted by a transducer 2 into an electrical signal and forwarded to a control and evaluation device 3 as a measuring signal , From the measurement signal, the control and evaluation device 3 forms a measured value, which together with an indication of the location at which the transmitter 1 for

Zeitpunkt der Messung befindet, und der Uhrzeit der Messung in einem Speicher 4 zwischengespeichert wird. Mit einer Kommunikationsschnittstelle 5, die als drahtlose Funkschnittstelle ausgeführt ist, wird der Messwert an eine in Figur 1 nicht dargestellte Leseeinrichtung weitergegeben. Der Ort der Messung wird mit einer Ortungseinrichtung 6 ermittelt, beispielsweise einem GPS-Empfänger oder einer sonstigen Funkortungseinrichtung. Zur Einstellung einer auf den Messumformer 1 wirkenden magnetischen Kraft ist ein Elektromagnet 7 vorge- sehen, dessen Stärke durch die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 3 vorgegeben wird. Weiterhin verfügt der Messumformer 1 über Mittel zur Einstellung seiner spezifischen Dichte. Diese umfassen eine Pumpe 8, ein Ventil 9, einen Vorratsbehälter 10 mit komprimierten Gas und eine Ausgleichskammer 11, die durch eine flexible Membran 12 von dem umgebenden Prozessmedium getrennt ist. Durch die Ansteuer- und Auswerterichtung 3 kann mit Hilfe der Pumpe 8 und des Ventils 9 das Volumen der Ausgleichskammer 11 durch Zu- oder Abfuhr von Gas eingestellt werden. Durch Veränderung des Ausgleichsvolumens 11 ändert sich auch das Verdrängungsvolumen des Messumformers 1 in einem Medium und damit in Abhängigkeit der Mediendichte die erzeugte Auftriebskraft. Bei Vernachlässigung einer Medienströmung ergibt sich die Bewegungsrichtung des Messumformers 1 aus der Resultierenden von Gewichtskraft des Messumformers 1, Auftriebskraft und mit Hilfe des Elektromagneten 7 erzeugter magnetischer Kraft. Auf zusätzliche Antriebsmittel kann verzichtet werden, so dass zum Vortrieb des Messumformers 1 aus einem Energiespeicher 13, der zur Bevorratung der zum Betrieb des Messumformers 1 erforderlichen Energie dient, vergleichsweise wenig Energie entnommen werden muss. Somit steht in vorteilhafter Weise ein Großteil der vorhandenen Betriebsenergie für die eigentlichen Messaufgaben des Messumformers 1 zur Verfügung.Time of measurement is located, and the time of measurement in a memory 4 is cached. With a communication interface 5, which is designed as a wireless radio interface, the measured value is passed to a reading device, not shown in Figure 1. The location of the measurement is determined by a location device 6, for example a GPS receiver or another radio location device. To set a force acting on the transmitter 1 magnetic force an electromagnet 7 is provided, the strength of which is predetermined by the control and evaluation device 3. Furthermore, the transmitter 1 has means for adjusting its specific gravity. These include a pump 8, a valve 9, a reservoir 10 with compressed gas and a compensation chamber 11 which is separated by a flexible membrane 12 from the surrounding process medium. By the control and evaluation 3, the volume of the compensation chamber 11 can be adjusted by supply or discharge of gas by means of the pump 8 and the valve 9. By changing the compensation volume 11, the displacement volume of the transmitter 1 in a medium and thus depending on the density of the medium, the buoyancy force generated changes. Neglecting a media flow, the direction of movement of the transmitter 1 results from the resultant of weight of the transmitter 1, buoyancy force and with the aid of the electromagnet 7 generated magnetic force. Additional drive means can be dispensed with, so that the propulsion of the transmitter 1 from an energy store 13, which is responsible for the storage of the operation the transmitter 1 energy required comparatively little energy must be removed. Thus, advantageously, a large part of the operating energy available is available for the actual measurement tasks of the transmitter 1.

Anhand Figur 2 wird im Folgenden das Funktionsprinzip einer Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe eines Mediums 20 in einem Behälter 21 erläutert. Messumformer 22...25 sind entsprechend dem oben erläuterten Messumformer 1 gemäß Figur 1 aufgebaut und dienen beispielsweise zur Erfassung der Temperatur und des Drucks des Mediums 20. Die spezifische Dichte der Messumformer 22...25 ist kleiner eingestellt als die spezifische Dichte des Mediums 20, so dass die Messumformer 22...25 Messfahrten von einer Bodenfläche 26 des Behälters zu einer Oberfläche 27 des Mediums 20 durchführen. Die Bewegungsrichtung ist jeweils durch Pfeile an den Messumformern 22...25 angedeutet. Eine Fördereinrichtung zum Transport der Messumformer 22...25 von der Endlage an der Oberfläche 27 zurück zur Ausgangslage an der Bodenfläche 26 weist ein Förderrohr 28 auf, das seitlich am Behälter 21 herunterführt und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an vier Öffnungen in den Behälterboden mündet. Durch eine in dem Förderrohr 28 mit geeigneten Mitteln er- zeugte Strömung werden die Messumformer 22...25 nach erfolgter Messfahrt von der Endlage in die Ausgangslage zurückgeführt. Die bei einer Messfahrt gewonnenen Daten der Messumformer 22...25 werden mit Hilfe einer Leseeinrichtung 29 über Funk empfangen, sobald sich die Messumformer 22...25 an der Oberfläche 27 des Mediums 20 befinden. Die Leseeinrichtung 29 dient auch zur Lagebestimmung der Messumformer 22...25. Messwerte und Lageinformation werden an eine Steuerung 30 weitergegeben, durch welche eine Ladeeinrichtung 31 zur Aufladung der Energiespeicher der Messumformer 22...25 bei Erreichen einer Ladeposition 32, ein Elektromagnet 33 zur Erzeugung eines im Wesentlichen in vertikale Richtung wirkenden Magnetfelds und ein Elektromagnet 34 zur Erzeugung eines Magnetfelds mit im Wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufen- den Feldlinien ansteuerbar ist. Durch geeignete Ansteuerung der Magnete 33 und 34 kann der Bahnverlauf von Messfahrten der Messumformer 22...25 zusätzlich beeinflusst werden. Weiterhin ist es durch geeignete Ansteuerung der Magnete möglich, die Messumformer 22...25 rasch von jeder beliebigen Stelle an der Oberfläche 27 des Mediums 20 zur oberen Öffnung des Förderrohrs 28 zu bewegen, damit sie ohne größeren zeitlichen Verzug zurück zur Ausgangslage einer erneuten Messfahrt transportiert werden können. The functional principle of a device for location-dependent detection of a physical or chemical quantity of a medium 20 in a container 21 will be explained below with reference to FIG. Transmitters 22... 25 are constructed in accordance with the above-described transmitter 1 according to FIG. 1 and serve, for example, for detecting the temperature and the pressure of the medium 20. The specific density of the transducers 22... 25 is set smaller than the specific gravity of the medium 20, so that the transducers perform 22 ... 25 measuring runs from a bottom surface 26 of the container to a surface 27 of the medium 20. The direction of movement is indicated in each case by arrows on the transducers 22 ... 25. A conveying device for transporting the measuring transducers 22... 25 from the end position on the surface 27 back to the starting position on the bottom surface 26 has a conveying tube 28 which leads down the container 21 and in the embodiment shown opens at four openings into the container bottom. By means of a flow generated in the conveying pipe 28 by suitable means, the measuring transducers 22... 25 are returned from the end position to the starting position after the measuring run. The data obtained during a test drive of the transducers 22... 25 are received by radio with the aid of a reading device 29 as soon as the transducers 22... 25 are located on the surface 27 of the medium 20. The reading device 29 also serves to determine the position of the transducers 22... 25. Measured values and position information are forwarded to a controller 30, by means of which a charging device 31 for charging the energy stores of the transducers 22... 25 upon reaching a loading position 32, an electromagnet 33 for generating a magnetic field acting essentially in the vertical direction and an electromagnet 34 for Generation of a magnetic field with substantially horizontal direction The field lines can be controlled. By suitable control of the magnets 33 and 34, the trajectory of measuring runs of the transducers 22 ... 25 can be additionally influenced. Furthermore, it is possible by suitable control of the magnets, the transducers 22 ... 25 to move quickly from any point on the surface 27 of the medium 20 to the upper opening of the conveyor tube 28 so that they go back to the starting position of a renewed test drive without much time delay can be transported.

Claims

Patentansprüche claims

1. Einrichtung zur ortsabhängigen Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe eines Mediums (20) in einem Be- hälter (21) , insbesondere in einem Reaktor, mit zumindest einem Messumformer (1, 22...25), der beweglich in das Medium einsetzbar ist und der versehen ist mit Mitteln (2) zur Erfassung der physikalischen oder chemischen Größe (P) und zur Bestimmung eines entsprechenden Messwerts und mit Mitteln (5) zur Ausgabe des Messwerts, und mit einer Ortungseinrichtung1. A device for location-dependent detection of a physical or chemical size of a medium (20) in a container (21), in particular in a reactor, with at least one transmitter (1, 22 ... 25), which can be used movably in the medium is and which is provided with means (2) for detecting the physical or chemical quantity (P) and for determining a corresponding measured value and with means (5) for outputting the measured value, and with a locating device

(6, 29) zur Ermittlung des Ortes des Messumformers im Medium, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Dichte des Messumformers sich von der spezifischen Dichte des Mediums unterscheidet, so dass aufgrund des Auftriebs eine auf den Messum- former wirkende Antriebskraft zur Bewegung des Messumformers in einer Messfahrt von einer Ausgangslage (26) zu einer Endlage (27) vorhanden ist und dass eine Fördereinrichtung (28, 30, 33, 34) zum Transport des Messumformers von der Endlage zurück zur Ausgangslage für die nächste Messfahrt vorgesehen ist.(6, 29) for determining the location of the transmitter in the medium, characterized in that the specific gravity of the transmitter differs from the specific gravity of the medium, so that due to the buoyancy acting on the transmitter driving force for movement of the transmitter in a measuring drive from a starting position (26) to an end position (27) is present and that a conveyor (28, 30, 33, 34) is provided for transporting the transmitter from the end position back to the starting position for the next test drive.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausgabe des Messwerts eine Funkschnittstelle2. Device according to claim 1, characterized in that the means for outputting the measured value is a radio interface

(5) aufweisen.(5).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung (6, 29) dazu ausgebildet ist, den Ort des Messumformers anhand der seit Beginn einer Messfahrt vergangenen Zeit, anhand des Mediendrucks und/oder anhand einer Ortung mit Funksignalen zu ermitteln.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the locating device (6, 29) is adapted to determine the location of the transmitter based on the past since the beginning of a test drive time, based on the media pressure and / or based on a location with radio signals ,

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausgangslage (26) und/oder der Endlage (27) und/oder der Fördereinrichtung (28, 30, 33, 34) Mittel (31) zum Aufladen eines Speichers (13) für die Betriebsenergie des Messumformers vorgesehen sind. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at the starting position (26) and / or the end position (27) and / or the conveyor (28, 30, 33, 34) means (31) for charging a memory ( 13) are provided for the operating energy of the transmitter.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (30, 33, 34) vorgesehen sind, um im Medium ein Magnetfeld zu erzeugen und dass der Messumformer derart ausgebildet ist, dass bei erzeugtem Mag- netfeld eine auf den im Medium befindlichen Messumformer wirkende, magnetfeldabhängige Kraft vorhanden ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means (30, 33, 34) are provided to generate a magnetic field in the medium and that the transmitter is formed such that when the magnetic field generated on the one in the medium present transmitter, magnetic field-dependent force is present.

6. Messumformer für eine Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumfor- mer beweglich in das Medium einsetzbar ist und versehen ist mit Mitteln zur Erfassung der physikalischen oder chemischen Größe und zur Bestimmung eines entsprechenden Messwerts, mit Mitteln zur Ausgabe des Messwerts, mit einer Ortungseinrichtung zur Ermittelung des Ortes des Messumformers im Medium und mit Mitteln (8...12), durch welche die spezifische Dichte des Messumformers derart einstellbar ist, dass sie sich von der spezifischen Dichte des Mediums unterscheidet, so dass aufgrund des Auftriebs eine auf den Messumformer wirkende Antriebskraft zur Bewegung des Messumformers in einer Messfahrt von einer Anfangslage zu einer Endlage vorhanden ist.6. Transmitter for a device according to one of the preceding claims, characterized in that the Transmitter mer movably inserted into the medium and is provided with means for detecting the physical or chemical size and for determining a corresponding measured value, with means for outputting the Measured value, with a locating device for determining the location of the transmitter in the medium and means (8 ... 12) by which the specific gravity of the transmitter is adjustable so that it differs from the specific gravity of the medium, so that due to the Buoyancy acting on the transmitter driving force for movement of the transmitter in a measuring drive from an initial position to an end position is present.

7. Fördereinrichtung für eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung dazu ausgebildet ist, Messumformer (22...25) von ei- ner Endlage (27) einer Messfahrt zurück zur Ausgangslage (26) für die nächste Messfahrt zu transportieren. 7. A conveying device for a device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conveying device is designed to transmit transducers (22 ... 25) from an end position (27) of a measuring run back to the starting position (26) for the to transport the next test drive.