專利名稱：用于泵監(jiān)控的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置和方法。
背景技術(shù)：
離心泵在大量設(shè)備中使用，在這些設(shè)備中離心泵有時被置于非常惡劣的條件下。因此，必須依據(jù)應(yīng)用精確監(jiān)控離心泵、尤其是葉輪的狀態(tài)，以避免離心泵或整個設(shè)備的損壞。DE 40 055 03 Al示出了借助于光發(fā)射器(Lichtsender)和光學探針監(jiān)控葉輪的裝置。該監(jiān)控形式要求將光發(fā)射器和傳感器固定地定心在翼的前緣上。然而該監(jiān)控方法僅適合于輸送光學上透明的介質(zhì)的離心泵。通過DE 10 2008 019 472 Al已知一種具有泵定子和泵轉(zhuǎn)子的真空泵，其中該泵轉(zhuǎn)子含有收發(fā)器。在轉(zhuǎn)子中附加地布置有與收發(fā)器相連的傳感器、微控制器和存儲器。布置在定子中的讀取器從收發(fā)器中讀出轉(zhuǎn)子的傳感器數(shù)據(jù)。該監(jiān)控方式對真空泵的電磁兼容性提出了非常高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是實現(xiàn)用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置，該裝置可應(yīng)用于任意液體的或加載固體的輸送介質(zhì)并且不取決于電磁邊界條件。該解決方案設(shè)置了用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置，其中信號傳輸聲音式地、即借助于聲波進行。這使得能夠簡單且可靠地傳輸所監(jiān)控的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的信號。在本發(fā)明的拓展方案中，在第一單元、即發(fā)射單元和第二單元、即接收單元之間的傳輸距離上設(shè)置液體的和固體的導聲介質(zhì)。在此有利的是，聲音可沿著路徑傳導并且該路徑的特性可明確確定。在傳輸時可以考慮聲音在固體介質(zhì)和液體介質(zhì)之間的相位過渡。信號的相應(yīng)編碼考慮了相位過渡處的損耗。通過第一單元具有額定值存儲器，在該額定值存儲器中存儲針對所測量的傳感器信號的比較值，獲得另一優(yōu)點。在該額定值存儲器中可以存儲與測量值進行比較的閾值。如果達到閾值，那么會給接收單元發(fā)送相應(yīng)的信號。通過與系統(tǒng)噪聲頻率有偏差地選擇信息傳輸頻率，阻止了所傳輸?shù)男盘柕膼夯?。離心泵和與它相連的構(gòu)件的所有聲音排放應(yīng)當理解為系統(tǒng)噪聲。尤其是不同構(gòu)件的組合導致了系統(tǒng)的、專門取決于設(shè)備的獨特配置的固有頻率。通過該措施阻止了在分析所接收的信號時的錯誤解釋。在有針對性的信號匹配情況下，所述傳輸對于通過上述系統(tǒng)噪聲引起的干擾是不敏感的。為了可以將從外部輸入的環(huán)境噪聲、也就是對離心泵或設(shè)備的聲音影響與聲音式傳輸?shù)男盘枀^(qū)分開來，在第二單元中設(shè)置用于測定環(huán)境噪聲的聲波傳感器。借助于合適的濾波器可以將環(huán)境噪聲與傳輸?shù)男盘柗珠_，借此改進信號信息。
與離心泵葉輪固定相連的發(fā)射裝置通常在對于電子組件來說非常惡劣的環(huán)境中使用。因此，有利的是第一單元集成在構(gòu)件中，尤其是第一單元被澆注在該構(gòu)件中。該構(gòu)件的表面因此同時保護發(fā)射裝置。由于聲音式傳輸，將第一單元集成到金屬構(gòu)件中是可能的，因為在金屬中的聲音式信號傳輸表現(xiàn)出色。將包括接收器的第二單元集成到金屬殼體中或從外部安置到殼體上同樣是可能的。該第一單元配備能量供應(yīng)裝置，其中在此在最簡單情況下涉及蓄電池。還可以設(shè)置發(fā)電機，所述發(fā)電機從構(gòu)件的運動、從振動或溫度梯度中獲得電能。向第一單元自給自足地供應(yīng)能量尤其是當該第一單元封裝式地嵌入到構(gòu)件中時很重要。在該情況下需要在構(gòu)件的使用壽命期間確保能量供應(yīng)。在本發(fā)明的拓展方案中，第一單元的傳感器被設(shè)計用于檢測離心泵或設(shè)備的構(gòu)件特性，例如機器溫度、機械壓力或應(yīng)力或構(gòu)件斷裂。借此，對各構(gòu)件的有針對性的監(jiān)控是可能的。特別是構(gòu)件斷裂可通過相應(yīng)斷裂傳感器以簡單的方式確定，該斷裂傳感器實施為穿過構(gòu)件延伸的金屬絲，因為在構(gòu)件斷裂情況下金屬絲的中斷可通過金屬絲的簡單的短路確定。此外，可以通過傳感器檢測運行參數(shù)。在離心泵的情況下，所述運行參數(shù)例如是轉(zhuǎn)速、功率需求或使用持續(xù)時間。這使得對其狀態(tài)可能強烈取決于這些參數(shù)的構(gòu)件的另外的監(jiān)控成為可能。在另一拓展方案中可能的是，傳感器檢測輸送介質(zhì)的特性。在此情況下，例如可以確定介質(zhì)的黏度、溫度或濃度，它們?nèi)缓笥晌⑻幚砥鞣治?。微處理器的分析結(jié)果被傳輸?shù)酵獠?。另外，?yīng)當描述利用前述裝置監(jiān)控構(gòu)件的方法，在該方法中對至少一個傳感器的查詢以周期性重復的間隔進行。所測量的傳感器數(shù)據(jù)與來自額定值存儲器的額定值比較并且在超出閾值的情況下給接收單元發(fā)送信號。替換地可能的是，持續(xù)地發(fā)送信號，借此可確定發(fā)射裝置的功能性。在超出閾值的情況下不再發(fā)送信號，借此表明有干擾，它使得需要檢查離心泵或設(shè)備。接收單元連續(xù)地·接收噪聲并且有針對性地根據(jù)可能的發(fā)射噪聲、即可給定的頻率和脈沖形狀進行濾波。如果確定了信號，那么該信號被分析并且或者在顯示器上顯示和/或轉(zhuǎn)發(fā)給上級設(shè)備控制裝置。在本方法的另一拓展方案中，在信號分析時使用考慮了離心泵或設(shè)備的環(huán)境噪聲的信息。借此可以減少誤差。此外，本發(fā)明包括離心泵的葉輪，該葉輪配備了用于構(gòu)件監(jiān)控的裝置。該簡單且低成本的裝置使得可以無接觸地監(jiān)控葉輪，其中在無接觸的或無線的信號傳輸情況下既不需要考慮輸送介質(zhì)的特性，也不需要考慮來自離心泵環(huán)境的電磁影響。當葉輪由聚合物材料、尤其是由聚合物混凝土或礦物澆注物制成時，對于將用于構(gòu)件監(jiān)控的裝置集成到葉輪中是特別合適的。這些材料是冷澆注的，使得不需要對所澆注的第一單元的特殊保護。另外的實施方式從至今為止示出的實施方式組合中得出，因此在這里不進一步描述。


本發(fā)明實施例在附圖中示出并在下面詳細描述。
具體實施例方式圖1示出了用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置，該裝置由與待監(jiān)控構(gòu)件固定相連的第一單元I組成。除了與構(gòu)件直接相鄰的布置外，還存在將第一單元直接組合到該構(gòu)件中的可能性。這例如當該構(gòu)件由可以在較低溫度時澆注的澆注材料組成時提供，該澆注材料例如是聚合物材料、尤其是聚合物混凝土或礦物澆注物。為此，完成配置的、自給自足的和無線設(shè)計的第一單元例如被澆注到離心泵葉輪中。為了簡化圖示該構(gòu)件本身未畫出。第一單元I包括用于檢測構(gòu)件特性的傳感器2，該傳感器2在傳感器連接端3處與第一單元I相連。多個傳感器2與第一單元I相連也是可能的。例如溫度傳感器、壓力傳感器和/或材料傳感器或其他傳感器可考慮作為傳感器2。在圖中畫出了斷裂傳感器，它由至少一個穿過構(gòu)件的有斷裂危險的區(qū)域延伸的金屬絲組成。如果在構(gòu)件上在一位置處形成裂縫，金屬絲延伸穿過該位置，那么金屬絲在裂縫繼續(xù)擴大情況下斷裂并且中斷沿著該金屬絲的電傳導。以此方式可以簡單地在構(gòu)件中探測到裂縫。此外，在多個并聯(lián)連接的金屬絲情況下可以觀察到裂縫的繼續(xù)擴大。用于分析傳感器信號的微處理器4直接分析由傳感器2記錄的數(shù)據(jù)并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)射單元5，該發(fā)射單元5用于傳輸給與所監(jiān)控構(gòu)件在空間上分離的接收器。傳感器查詢的頻率取決于期待的事件的概率。該頻率明顯影響能量需求。較小的檢查頻率導致長的電池使用壽命并且當該系統(tǒng)在兩次查詢之間的暫停內(nèi)轉(zhuǎn)換到節(jié)能模式或關(guān)閉時進一步改進。按照本發(fā)明的通過聲音式數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?gòu)件監(jiān)控是在所使用的構(gòu)造內(nèi)部最安全和最低成本的變型方案。信號8可以構(gòu)成為可以包含不同頻率、脈沖序列或它們的組合的聲音消息電報。通過重復同樣的信號可以避免錯誤傳輸。在本實施方式中形成發(fā)射單元5的聲音生成器的實施強烈取決于待傳輸?shù)男畔?、所使用的頻率和周圍的輸送介質(zhì)，因為該輸送介質(zhì)必須被信號8穿過。在此情況下需要注意的是`，該信號在嵌入式第一單元的情況下必須首先離開該構(gòu)件，其中在固體構(gòu)件與液體或帶有固體的傳輸介質(zhì)之間發(fā)生過渡。當?shù)诙卧瑯右布稍诠腆w構(gòu)件中時，例如集成在殼體中時，或當?shù)诙卧诼曇粲行Ь嚯x內(nèi)安置在殼體的外側(cè)上時，發(fā)生信號的另外的過渡。此外，在第一單元I上安裝能量供應(yīng)源
6。為此，如同可以從轉(zhuǎn)動的葉輪中或從葉輪內(nèi)的溫度分布中獲取能量的裝置，電池同樣也適用。圖1進一步示出了配備接收單元10的第二單元9。在使用在離心泵中時所述第二單元9安裝在泵殼體內(nèi)或上。分別根據(jù)通過輸送介質(zhì)的負荷給接收單元配以保護。如同在第一單元I中那樣可以提供將第二單元9直接澆注到泵殼體內(nèi)。接收器10在其可檢測的頻率范圍方面與發(fā)射器5協(xié)調(diào)。所檢測的信號輸入到分析單元11中。在示出的實施例中，分析結(jié)果可以直接在泵處顯示，為此設(shè)置相應(yīng)的顯示裝置12。該顯示可以是聲音式或光學式地進行。替換地存在將分析結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給上級設(shè)備控制裝置的可能性，為此設(shè)置連接端13。附圖標記列表 I第一單元2傳感器3傳感器連接端4微處理器5發(fā)射單元6能量供應(yīng)裝置7傳輸距離8信號9第二單元10接收器 11分析單元12顯示器13連接端
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置，所述裝置由與待監(jiān)控構(gòu)件固定相連的第一單元(I)和以及由第二單元(9)組成，所述第一單元(I)包括能量供應(yīng)源(6)、至少一個傳感器(2)、微處理器(4)、用于將信號(8)傳輸給與所監(jiān)控構(gòu)件在空間上分離的接收器的發(fā)射單元(5)，所述第二單元(9)包括接收單元(10)、用于分析所傳輸?shù)男盘?8)的裝置(11)和用于顯示所檢測的構(gòu)件特性的裝置(12)和/或用于轉(zhuǎn)發(fā)所檢測的構(gòu)件特性的裝置(13)，其特征在于，所述信號(8)的傳輸聲音式地、即借助于聲波進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述發(fā)射單元(5)和所述接收單元(10)之間的傳輸距離(7)上設(shè)置液體的和固體的導聲介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述第一單元(I)的分析單元(4)含有額定值存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其中信息傳輸?shù)念l率和相位與系統(tǒng)噪聲的頻率有偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，在所述第二單元(9)處設(shè)置有用于檢測環(huán)境噪聲的聲波傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其中所述第一單元(I)集成、尤其是澆注到構(gòu)件中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的裝置，其中所述第一單元(I)具有能量供應(yīng)裝置(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其中所述傳感器(2)檢測離心泵或設(shè)備的運行參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，所述傳感器(2)檢測離心泵或設(shè)備的構(gòu)件特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述傳感器(2)是斷裂傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的裝置，其中所述傳感器(2)檢測輸送介質(zhì)的特性。
12.一種利用按照權(quán)利要求1至11的裝置監(jiān)控轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的方法，其特征在于，對至少一個傳感器(2)的查詢以周期性重復的間隔進行，其中傳感器數(shù)據(jù)與來自額定值存儲器的額定值比較并且在超出閾值的情況下給接收單元(10)發(fā)送信號(8)，其中所述接收單元(10)分析該信號(8)，并且或者在顯示器(12)上顯示所述信號(8)和/或?qū)⑺鲂盘?8)轉(zhuǎn)發(fā)給上級設(shè)備控制裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的利用裝置監(jiān)控構(gòu)件的方法，其特征在于，為了信號分析使用考慮到離心泵或設(shè)備的環(huán)境噪聲的信息。
14.一種離心泵 的轉(zhuǎn)輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪配備有根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的用于監(jiān)控的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪由聚合物材料、尤其是聚合物混凝土制成。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于監(jiān)控離心泵或包括離心泵的設(shè)備中的轉(zhuǎn)動式構(gòu)件的裝置和方法，所述裝置由與待監(jiān)控構(gòu)件固定相連的第一單元(1)并且由第二單元(9)組成，所述第一單元(1)至少包括一個用于檢測構(gòu)件特性的傳感器(2)、用于分析傳感器信號的分析單元(4)、用于將分析結(jié)果傳輸給與所監(jiān)控構(gòu)件在空間上分離的接收器的發(fā)射單元(5)和能量供應(yīng)源(6)，所述第二單元(9)包括接收單元(10)、所傳輸?shù)男盘柕姆治鲅b置(11)和所檢測的構(gòu)件特性的顯示裝置(8)和/或轉(zhuǎn)發(fā)裝置(13)，其中分析結(jié)果的傳輸聲音式地、即借助于聲波進行。
文檔編號H04B11/00GK103249952SQ201180050630
公開日2013年8月14日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者A.貝姆, G.埃貝爾特, S.勞厄, U.克隆費爾德, J.舒萊雷爾, G.赫青格, B.施拉姆 申請人:Ksb 股份公司