DE102011077600B4

DE102011077600B4 - Nozzle arrangement

Info

Publication number: DE102011077600B4
Application number: DE102011077600.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Frick
Original assignee: Lechler GmbH
Current assignee: Lechler GmbH
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: DE102011077600A1

Abstract

Düsenanordnung mit wenigstens einer Sprühdüse (12) zum Ausgeben wenigstens eines Fluids mit einem Düsengehäuse (14) und wenigstens einer Austrittsöffnung (16), wenigstens einem Sensor (24) zum Überwachen von Funktionsparametern der Sprühdüse (12) und einer Steuereinheit (32) zum Auswerten und/oder Anzeigen von Signalen des Sensors (24), wobei der Sensor (24) im Bereich des Düsengehäuses (14) angeordnet ist und Mittel (30, 34) zum drahtlosen Übertragen von Sensorsignalen per Funk oder optisch durch Lichtübertragung zwischen dem Sensor (24) und der Steuereinheit (32) vorgesehen sind, wobei wenigstens das Düsengehäuse relativ zu einer Zuleitung für zu versprühendes Fluid um eine Drehachse rotiert oder eine Pendelbewegung ausführt und wobei im Bereich des Düsengehäuses (14) oder im Bereich eines Zulaufs (22) zur Sprühdüse wenigstens ein Energiewandler und ein Energiespeicher vorgesehen sind, wobei der Energiewandler für die Gewinnung elektrischer Energie aus dem Umfeld des Düsengehäuses (14) oder dem Umfeld des Zulaufs (22) vorgesehen ist.Nozzle arrangement with at least one spray nozzle (12) for dispensing at least one fluid with a nozzle housing (14) and at least one outlet opening (16), at least one sensor (24) for monitoring functional parameters of the spray nozzle (12) and a control unit (32) for evaluation and / or displaying signals from the sensor (24), the sensor (24) being arranged in the area of the nozzle housing (14) and means (30, 34) for wireless transmission of sensor signals by radio or optically by light transmission between the sensor (24) ) and the control unit (32) are provided, with at least the nozzle housing rotating around an axis of rotation or performing a pendulum movement relative to a feed line for fluid to be sprayed, and with at least in the area of the nozzle housing (14) or in the area of an inlet (22) to the spray nozzle an energy converter and an energy storage device are provided, the energy converter for generating electrical energy from the vicinity of the nozzle housing (1st 4) or the environment of the inlet (22) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung mit wenigstens einer Sprühdüse zum Ausgeben wenigstens eines Fluids mit einem Düsengehäuse und wenigstens einer Austrittsöffnung, wenigstens einem Sensor zum Überwachen von Sprühparametern der Sprühdüse und einer Steuereinheit zum Auswerten und/oder Anzeigen von Signalen des Sensors, wobei der Sensor im Bereich des Düsengehäuses angeordnet ist und Mittel zum drahtlosen Übertragen von Sensorsignalen zwischen dem Sensor und der Steuereinheit vorgesehen sind.The invention relates to a nozzle arrangement with at least one spray nozzle for dispensing at least one fluid with a nozzle housing and at least one outlet opening, at least one sensor for monitoring spray parameters of the spray nozzle and a control unit for evaluating and / or displaying signals from the sensor, the sensor in the area of the nozzle housing is arranged and means are provided for wireless transmission of sensor signals between the sensor and the control unit.

Dort, wo Flüssigkeiten oder Flüssigkeits-Gasgemische mittels Düsen zerstäubt, unter Druck zugeführt oder verspritzt werden, ist eine einwandfreie Funktion der Düsen oft von entscheidender Bedeutung für den Prozess, in dem diese Düsen eingesetzt werden, in Bezug auf Produktivität, Produktqualität und Energieverbrauch und dergleichen. Die wichtigsten Funktionsparameter hierbei sind die Mediendrücke, also der Druck des wenigstens einen zu versprühenden Fluids, die Fluidströme, also Flüssigkeits- und Gasvolumenströme sowie die einwandfreie Ausbildung der mittels der Sprühdüse angestrebten Strahlform des ausgegebenen Sprühstrahles. Das Verstopfen, das teilweise Verstopfen der Düsen, der interne oder externe Düsenverschleiß sowie auch andere Einflüsse verändern diese Funktionsparameter nachteilig und haben dadurch auch nachteilige Auswirkungen auf den Prozess, in dem die Sprühdüsen eingesetzt werden. Um Schäden an Maschinen und Anlagen zu vermeiden und um Produktionsausfälle, zu hohe Emissionen, Qualitätseinbußen oder einen zu hohen Energieverbrauch zu verhindern, ist es vorteilhaft, die genannten Funktionsparameter von Sprühdüsen mittels Sensortechnik zu überwachen. Die Anordnung der Sensoren sowie auch die dann erforderliche Verkabelung zur Signalübertragung und Energieversorgung ist aber in der Regel problematisch.Wherever liquids or liquid-gas mixtures are atomized, supplied under pressure or sprayed by means of nozzles, perfect functioning of the nozzles is often of decisive importance for the process in which these nozzles are used, with regard to productivity, product quality and energy consumption and the like . The most important functional parameters here are the media pressures, i.e. the pressure of the at least one fluid to be sprayed, the fluid flows, i.e. liquid and gas volume flows, as well as the flawless formation of the jet shape of the output spray jet aimed at by the spray nozzle. The clogging, the partial clogging of the nozzles, the internal or external nozzle wear as well as other influences change these functional parameters disadvantageously and thereby also have negative effects on the process in which the spray nozzles are used. In order to avoid damage to machines and systems and to prevent production downtimes, excessive emissions, quality losses or excessive energy consumption, it is advantageous to monitor the mentioned functional parameters of spray nozzles using sensor technology. The arrangement of the sensors as well as the cabling required for signal transmission and power supply is generally problematic.

Aus der US-Offenlegungsschrift US 2011/0031334 A1 ist eine Vorrichtung mit einem Hochdruckschlauch und einer am Ende des Hochdruckschlauchs angeordneten Düse bekannt. Diese Vorrichtung ist beispielsweise für Feuerlöschzwecke oder auch zum Abstrahlen von Gegenständen vorgesehen. Im Bereich der Sprühdüse sind mehrere, die Sprühdüse umgebende Leuchten angeordnet. Weiter ist ein Temperatursensor im Bereich der Sprühdüse vorgesehen. Die Signale des Temperatursensors können drahtgebunden oder drahtlos zu einer Steuereinrichtung übertragen werden. In Abhängigkeit der Signale des Temperatursensors können die Leuchten abgeschaltet werden oder auch die Zufuhr des zu versprühenden Fluids.From the US Offenlegungsschrift US 2011/0031334 A1 a device with a high-pressure hose and a nozzle arranged at the end of the high-pressure hose is known. This device is intended, for example, for fire-fighting purposes or for blasting objects. Several lights surrounding the spray nozzle are arranged in the area of the spray nozzle. A temperature sensor is also provided in the area of the spray nozzle. The signals from the temperature sensor can be transmitted to a control device by wire or wirelessly. Depending on the signals from the temperature sensor, the lights can be switched off or the supply of the fluid to be sprayed can be switched off.

Aus der US-Patentschrift US 7 362 000 B1 ist eine Düsenanordnung mit einer Sprühdüse bekannt, wobei die Sprühdüse einen pulsierenden Strahl erzeugt. In einer Zuleitung zu der Sprühdüse, die beispielsweise als sog. Sprinkler für Feuerlöschzwecke ausgebildet sein kann, sind mehrere Piezoelemente angeordnet. Mittels der Piezoelemente kann elektrische Energie erzeugt werden, die dann für den Betrieb von Drucksensoren und ähnlichen Komponenten und auch zum Regeln eines Drucks ausgegebener Flüssigkeit verwendet wird.From the US patent US 7,362,000 B1 a nozzle arrangement with a spray nozzle is known, the spray nozzle generating a pulsating jet. A plurality of piezo elements are arranged in a feed line to the spray nozzle, which can be designed, for example, as a so-called sprinkler for fire-fighting purposes. By means of the piezo elements, electrical energy can be generated, which is then used for the operation of pressure sensors and similar components and also for regulating a pressure of the liquid dispensed.

Aus der US-Offenlegungsschrift US 2009/0121044 A1 ist ein Duschkopf bekannt, der eine Solarzelle oder einen Impeller aufweist, um elektrische Energie zu gewinnen. Mittels dieser gewonnenen elektrischen Energie soll ein Temperatursensor betrieben werden, der die Temperatur des ausgegebenen Duschwassers erfasst und diese Temperatur dann mittels verschiedenfarbiger Leuchtdioden anzeigt.From the US Offenlegungsschrift US 2009/0121044 A1 a shower head is known which has a solar cell or an impeller to generate electrical energy. A temperature sensor is to be operated by means of this generated electrical energy, which detects the temperature of the shower water dispensed and then displays this temperature by means of differently colored light-emitting diodes.

Aus der US 5 853 130 A ist eine Dusche für Personen bekannt, die einen Positionssensor zur Erfassung der Position eines Benutzers, einen Drucksensor und einen Temperatursensor aufweist. Die Signale dieser Sensoren können drahtlos zu einer Steuereinheit übertragen werden. In Abhängigkeit der Sensorsignale soll dann der Duschstrahl gesteuert werden.From the U.S. 5,853,130 A a shower for persons is known which has a position sensor for detecting the position of a user, a pressure sensor and a temperature sensor. The signals from these sensors can be transmitted wirelessly to a control unit. The shower jet should then be controlled as a function of the sensor signals.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 010 342 A1 ist eine Beregnungsanlage mit einer sich drehenden Düse und einem Drehwinkelsensor bekannt. In Abhängigkeit der Signale des Drehwinkelsensors soll der Durchfluss durch die Düse gesteuert werden, um ein vordefiniertes Beregnungsfeld abzudecken.From the German Offenlegungsschrift DE 10 2006 010 342 A1 a sprinkler system with a rotating nozzle and a rotation angle sensor is known. Depending on the signals from the angle of rotation sensor, the flow through the nozzle should be controlled in order to cover a predefined sprinkling field.

Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 218 521 A2 ist ein Reinigungssystem für eine lebensmittelverarbeitende Anlage bekannt. Die Anlage weist eine Führungsbahn und einen entlang der Führungsbahn verfahrbaren Roboterarm auf, wobei an dem Roboterarm zumindest eine Düse zum Ausbringen eines Reinigungsmittels auf die Anlage angebracht ist. Mittels Bewegen des Roboterarms kann die Düse gezielt an einzelne Punkte der Anlage zu deren Reinigung bewegt werden. Die Stromversorgung des Roboterarms kann über Docking-Stationen erfolgen oder über Stromschienen entlang der Führungsbahn. Wenn die Stromversorgung über die Docking-Stationen erfolgt, kann es zweckmäßig sein, den Roboterarm mit einem Energiespeicher, beispielsweise einem Akku, zu versehen, um den Roboterarm zwischen den einzelnen Docking-Stationen verfahren zu können. Es können an dem Roboterarm Sensoren vorgesehen sein, die ein Bio-Monitoring durch Ablesen bzw. Einscannen von Indikatorelementen vornehmen. Die Signalübertragung für Sensor- bzw. Steuersignale kann über Funk erfolgen. Die Docking-Stationen sind auch zur Fluidversorgung der Düsen vorgesehen und weisen wenigstens eine Anschlusskupplung für eine Fluidleitung auf.From the European published application EP 2 218 521 A2 a cleaning system for a food processing plant is known. The system has a guide track and a robot arm that can be moved along the guide track, with at least one nozzle being attached to the robot arm for dispensing a cleaning agent onto the system. By moving the robot arm, the nozzle can be moved specifically to individual points on the system for cleaning. Power can be supplied to the robot arm via docking stations or via power rails along the guideway. If the power supply takes place via the docking stations, it can be expedient to provide the robot arm with an energy storage device, for example a battery, in order to be able to move the robot arm between the individual docking stations. Sensors can be provided on the robot arm that carry out bio-monitoring by reading or scanning in indicator elements. The signal transmission for Sensor or control signals can be made via radio. The docking stations are also provided for supplying fluid to the nozzles and have at least one connection coupling for a fluid line.

Aus der US-Patentschrift US 6 940 409 B1 ist eine Düsenanordnung für ein Sprinklersystem bekannt, bei der im Bereich jeder Düse ein akustischer Generator vorgesehen ist, der beim Vorhandensein einer Strömung in einer Zuleitung zur Düse ein akustisches Signal erzeugt. Dieses akustische Signal wird dann durch ein Rohrleitungssystem, das für die Zuleitung von zu versprühendem Wasser zu der Düse vorgesehen ist, übertragen, und dann von einem akustischen Empfänger empfangen und in einer Steuereinheit ausgewertet. Es kann vorgesehen sein, mechanische Energie einer vibrierenden Sprinklerdüse in elektrische Energie zum Betreiben des akustischen Generators umzuwandeln. Alternativ kann auch die strömende Flüssigkeit zur Energiegewinnung verwendet werden.From the US patent US 6,940,409 B1 a nozzle arrangement for a sprinkler system is known in which an acoustic generator is provided in the area of each nozzle, which generates an acoustic signal when there is a flow in a feed line to the nozzle. This acoustic signal is then transmitted through a pipeline system, which is provided for the supply of water to be sprayed to the nozzle, and then received by an acoustic receiver and evaluated in a control unit. Provision can be made to convert mechanical energy from a vibrating sprinkler nozzle into electrical energy for operating the acoustic generator. Alternatively, the flowing liquid can also be used to generate energy.

Aus der US-Patentschrift US 7 243 864 B2 ist ein funkferngesteuerter Wasserauslass bekannt, der beispielsweise an Löschflugzeugen eingesetzt werden kann. Der Wasserauslass kann mittels eines Elektromotors rotiert werden, wobei ein Steuermodul für den Elektromotor an dem rotierenden Auslass montiert ist und drahtlose Signale zum Öffnen, Schließen und Bewegen des rotierenden Auslasses erhalten kann. Eine Energieversorgung und weitere Steuersignale erhalten der Elektromotor und das Steuermodul über einen Drehverbinder, der zwischen einem Basiselement und dem rotierenden Auslass angeordnet ist.From the US patent US 7 243 864 B2 a radio-controlled water outlet is known which can be used, for example, on fire-fighting aircraft. The water outlet can be rotated by means of an electric motor, and a control module for the electric motor is mounted on the rotating outlet and can receive wireless signals to open, close and move the rotating outlet. The electric motor and the control module receive a power supply and further control signals via a rotary connector which is arranged between a base element and the rotating outlet.

Mit der Erfindung soll eine Düsenanordnung mit wenigstens einer Sprühdüse verbessert werden.The invention is intended to improve a nozzle arrangement with at least one spray nozzle.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Düsenanordnung mit wenigstens einer Sprühdüse zum Ausgeben wenigstens eines Fluids mit einem Düsengehäuse und wenigstens einer Austrittsöffnung, wenigstens einem Sensor zum Überwachen von Sprühparametern der Sprühdüse und einer Steuereinheit zum Auswerten und/oder Anzeigen von Signalen des Sensors vorgesehen, bei der der Sensor im Bereich des Düsengehäuses angeordnet ist und Mittel zum drahtlosen Übertragen von Sensorsignalen per Funk oder optisch durch Lichtübertragung zwischen dem Sensor und der Steuereinheit vorgesehen sind, bei der wenigstens das Düsengehäuse relativ zu einer Zuleitung für zu versprühendes Fluid um eine Drehachse rotiertoder eine Pendelbewegung ausführt, wobei der wenigstens eine Sensor im Bereich des Düsengehäuses angeordnet ist und bei der im Bereich des Düsengehäuses oder im Bereich des Zulaufs zur Sprühdüse wenigstens ein Energiewandler und ein Energiespeicher vorgesehen sind, wobei der Energiewandler für die Gewinnung elektrischer Energie aus dem Umfeld des Düsengehäuses oder dem Umfeld des Zulaufs vorgesehen ist.According to the invention, a nozzle arrangement with at least one spray nozzle for dispensing at least one fluid with a nozzle housing and at least one outlet opening, at least one sensor for monitoring spray parameters of the spray nozzle and a control unit for evaluating and / or displaying signals from the sensor is provided, in which the sensor is arranged in the area of the nozzle housing and means are provided for wireless transmission of sensor signals by radio or optically by light transmission between the sensor and the control unit, in which at least the nozzle housing rotates around an axis of rotation or performs a pendulum movement relative to a feed line for fluid to be sprayed, with the at least one sensor is arranged in the area of the nozzle housing and in which at least one energy converter and one energy store are provided in the area of the nozzle housing or in the area of the inlet to the spray nozzle, the energy converter being electrical for the extraction he energy is provided from the area around the nozzle housing or the area around the inlet.

Auf diese Weise kann elektrische Energie zum Betrieb des Sensors und zum Aussenden von Sensorsignalen zu der Steuereinheit unmittelbar aus der Umgebung des Sensors gewonnen werden. Beispielsweise können Vibrationen des Düsengehäuses oder auch Temperaturschwankungen zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Zusammen mit einem Energiespeicher im Bereich des Sensors kann die dadurch gewonnene geringe elektrische Energie ausreichen, um wenigstens in regelmäßigen Abständen ein Sensorsignal zur Steuereinheit auszusenden. Die Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Umfeld des Düsengehäuses bzw. der Sprühdüse wird auch als „energy harvesting“ bezeichnet.In this way, electrical energy for operating the sensor and for sending sensor signals to the control unit can be obtained directly from the surroundings of the sensor. For example, vibrations of the nozzle housing or temperature fluctuations can be used to generate electrical energy. Together with an energy store in the area of the sensor, the low electrical energy thus obtained can be sufficient to send a sensor signal to the control unit at least at regular intervals. The generation of electrical energy from the vicinity of the nozzle housing or the spray nozzle is also referred to as "energy harvesting".

Gerade bei rotierenden oder pendelnden Düsen, beispielsweise Tankreinigungsdüsen, kann die Erfindung erhebliche Vorteile bei der Überwachung von Funktionsparametern von Sprühdüsen bieten oder auch eine solche Überwachung überhaupt erst ermöglichen. Denn durch die drahtlose Übertragung von Messsignalen und gegebenenfalls Energie zum Betreiben des Sensors, wird die erfindungsgemäße Düsenanordnung unabhängig von kabelgebundenen Zuleitungen und kann infolgedessen auch auf einer rotierenden Sprühdüse angeordnet werden.Particularly in the case of rotating or oscillating nozzles, for example tank cleaning nozzles, the invention can offer considerable advantages in the monitoring of functional parameters of spray nozzles or even enable such monitoring in the first place. Because through the wireless transmission of measurement signals and possibly energy for operating the sensor, the nozzle arrangement according to the invention becomes independent of wired supply lines and can consequently also be arranged on a rotating spray nozzle.

Indem der Sensor unmittelbar im Bereich des Düsengehäuses angeordnet ist und Mittel zum drahtlosen Übertragen von Sensorsignalen zwischen dem Sensor und der Steuereinheit vorgesehen sind, kann eine aufwendige und störungsanfällige Verkabelung zur Übertragung von Signalen entfallen. Die Anordnung des wenigstens einen Sensors ist damit auch bei sehr beengten räumlichen Verhältnissen möglich. Mittels einer drahtlosen Übertragung von Sensorsignalen zwischen dem Sensor und der Steuereinheit können die Sensorsignale auch über weite Entfernungen übertragen werden. Als Zulauf zur Sprühdüse werden beispielsweise Zuleitungsrohre und Sammelrohre stromaufwärts der Sprühdüse bezeichnet. Auch im Zulauf zur Sprühdüse ist es von erheblichem Vorteil, Funktionsparameter wie Druck und Volumenstrom zu überwachen. Bei sehr kleinen Sprühdüsen ist möglicherweise am Düsengehäuse selbst zu wenig Platz für die Anordnung eines Sensors.Since the sensor is arranged directly in the area of the nozzle housing and means for wireless transmission of sensor signals are provided between the sensor and the control unit, there is no need for complex and trouble-prone cabling for the transmission of signals. The arrangement of the at least one sensor is therefore possible even in very confined spaces. The sensor signals can also be transmitted over long distances by means of a wireless transmission of sensor signals between the sensor and the control unit. Feed pipes and manifolds upstream of the spray nozzle, for example, are referred to as the inlet to the spray nozzle. In the inlet to the spray nozzle it is also of considerable advantage to monitor functional parameters such as pressure and volume flow. With very small spray nozzles, there may not be enough space on the nozzle housing itself for a sensor.

In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum drahtlosen Übertragen von Energie zwischen dem Sensor und der Steuereinheit vorgesehen.In a further development of the invention, means are provided for the wireless transmission of energy between the sensor and the control unit.

Durch diese Maßnahmen kann auch das Vorsehen einer Verkabelung zum Zwecke der Energieversorgung entfallen und es kann beispielsweise auch auf das Vorsehen von Batterien im Bereich des Sensors verzichtet werden. Gerade Batterien sind störanfällig und müssen vor allem in regelmäßigen Abständen gewechselt werden. Eine Übertragung von Energie zwischen dem Sensor und der Steuereinheit in drahtloser Weise macht es möglich, auf eine regelmäßige Wartung, beispielsweise zum Batteriewechsel, der Sensoren zu verzichten. Eine Funktionsüberprüfung der Sensoren kann ja in einfacher Weise drahtlos erfolgen. Es ist beispielsweise auch möglich, Energie zum Betrieb des Sensors drahtlos und gemeinsam mit Ansteuerungssignalen von der Steuereinheit zum Sensor zu übertragen. Die mit dem Ansteuerungssignal übertragene Energie reicht dann entweder aus, um das aktuelle Messsignal des Sensors zurückzusenden oder dient auch dazu, einen Energiespeicher am Sensor aufzuladen. Gerade bei schwierig zugänglichen Sprühdüsen oder sehr engen räumlichen Verhältnissen kann durch die Erfindung eine Überwachung von Funktionsparametern der Sprühdüse sichergestellt werden.As a result of these measures, the provision of cabling for the purpose of power supply can also be dispensed with and, for example, the provision of batteries in the area of the sensor can also be dispensed with. Batteries in particular are prone to failure and, above all, have to be be changed at regular intervals. A wireless transmission of energy between the sensor and the control unit makes it possible to dispense with regular maintenance of the sensors, for example to change the batteries. A functional check of the sensors can be done wirelessly in a simple manner. It is also possible, for example, to transfer energy for operating the sensor wirelessly and together with control signals from the control unit to the sensor. The energy transmitted with the control signal is then either sufficient to send back the current measurement signal from the sensor or is also used to charge an energy store on the sensor. Particularly in the case of spray nozzles that are difficult to access or very tight spatial relationships, the invention can ensure that functional parameters of the spray nozzle are monitored.

Vorteilhafterweise wandelt der Energiewandler Lichtenergie, Druckschwankungen der zu versprühenden Flüssigkeit oder der Umgebungsluft oder Bewegungsenergie der zu versprühenden Flüssigkeit in elektrische Energie. Durch diese Maßnahmen lässt sich speziell bei Sprühdüsen zum Ausgeben wenigstens eines Fluids in verlässlicher und ausreichender Weise Energie gewinnen, um eine zuverlässige und regelmäßige Aussendung von Messsignalen von dem Sensor zur Steuereinheit zu gewäh rleisten.The energy converter advantageously converts light energy, pressure fluctuations in the liquid to be sprayed or in the ambient air or kinetic energy of the liquid to be sprayed into electrical energy. By means of these measures, especially in the case of spray nozzles for dispensing at least one fluid, energy can be obtained in a reliable and sufficient manner in order to ensure reliable and regular transmission of measurement signals from the sensor to the control unit.

In Weiterbildung der Erfindung werden mittels des wenigstens einen Sensors ein Druck, ein Volumenstrom, eine Temperatur des wenigstens einen zu versprühenden Fluids, eine Gehäusetemperatur, eine Umgebungstemperatur, eine Form des ausgegebenen Sprühstrahls und/oder eine Tropfengröße im ausgegebenen Sprühstrahl erfasst.In a further development of the invention, a pressure, a volume flow, a temperature of the at least one fluid to be sprayed, a housing temperature, an ambient temperature, a shape of the spray jet and / or a droplet size in the spray jet are detected by means of the at least one sensor.

Auf diese Weise lassen sich die Funktionsparameter der Düse zuverlässig überwachen. Beispielsweise kann auch das Verstopfen oder das teilweise Verstopfen der Sprühdüse sowie auch der interne oder externe Düsenverschleiß mittels der Erfassung dieser Parameter zuverlässig festgestellt werden.In this way, the functional parameters of the nozzle can be reliably monitored. For example, the clogging or partial clogging of the spray nozzle as well as the internal or external nozzle wear can also be reliably determined by recording these parameters.

Gemäß der Erfindung sind wenigstens ein Energiewandler und ein Energiespeicher im Bereich des Düsengehäuses angeordnet.According to the invention, at least one energy converter and one energy store are arranged in the area of the nozzle housing.

Gerade bei rotierenden oder pendelnden Düsen ist die Realisierung des sogenannten „energy harvesting“, also der Gewinnung von für die Betrieb des Sensors erforderlicher elektrischer Energie aus der Umgebung der Sprühdüse von erheblichem Vorteil, da dadurch beispielsweise auch auf Batterien verzichtet werden kann.Especially with rotating or oscillating nozzles, the implementation of so-called "energy harvesting", ie the generation of electrical energy required for the operation of the sensor from the vicinity of the spray nozzle, is of considerable advantage, since batteries can be dispensed with.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung.

Further features and advantages of the invention emerge from the claims and the following description of a preferred embodiment of the invention in conjunction with the drawings. In the drawings shows:

1 a schematic representation of a nozzle arrangement according to the invention.

Die Darstellung der 1 zeigt eine erfindungsgemäße Düsenanordnung 10 mit einer Sprühdüse 12, die ein Düsengehäuse 14 mit einer Austrittsöffnung 16 aufweist. Die Sprühdüse 12 gibt einen kegelförmigen Sprühstrahl 18 aus, dessen Form mittels gestrichelter Linien angedeutet ist. Zu versprühendes Fluid wird in Richtung eines Pfeiles 20 über eine abschnittsweise dargestellte Leitung 22 der Sprühdüse 12 zugeführt.The representation of the 1 shows a nozzle arrangement according to the invention 10 with a spray nozzle 12 who have favourited a nozzle housing 14th with an outlet opening 16 having. The spray nozzle 12 gives a cone-shaped spray jet 18th from, the shape of which is indicated by means of dashed lines. Fluid to be sprayed is in the direction of an arrow 20th via a line shown in sections 22nd the spray nozzle 12 fed.

Um Funktionsparameter der Sprühdüse 12 zu überwachen, ist ein schematisch dargestellter Sensor 24 vorgesehen, der an dem Gehäuse 14 der Sprühdüse 12 angeordnet ist. Der Sensor 24 kann beispielsweise zur Erfassung eines Drucks, eines Volumenstroms und/oder einer Temperatur des zu versprühenden Fluids vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 24 eine Gehäusetemperatur und/oder eine Umgebungstemperatur der die Sprühdüse 12 umgebenden Atmosphäre erfassen. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann mittels eines optischen Sensors 24 eine Form des ausgegebenen Sprühstrahls 18 und/oder eine Tropfengröße im ausgegebenen Sprühstrahl 18 erfasst werden.To functional parameters of the spray nozzle 12 to be monitored is a schematically shown sensor 24 provided on the housing 14th the spray nozzle 12 is arranged. The sensor 24 can be provided, for example, to detect a pressure, a volume flow and / or a temperature of the fluid to be sprayed. Alternatively or additionally, the sensor 24 a housing temperature and / or an ambient temperature of the spray nozzle 12 capture the surrounding atmosphere. Additionally or alternatively, an optical sensor can be used 24 a shape of the spray output 18th and / or a droplet size in the dispensed spray jet 18th are recorded.

Der Sensor 24 ist über eine elektrische Leitung 26 mit einer Energiewandler- und Energiespeichereinheit 28 verbunden. Die Einheit 28 wandelt Energie aus dem Umfeld des Düsengehäuses 14 in elektrische Energie um und speichert diese dann in einem elektrischen Energiespeicher. Beispielsweise kann die Einheit 28 mittels Solarzellen versehen sein, um Licht im Umfeld des Düsengehäuses 14 in elektrische Energie umzuwandeln und im Energiespeicher zu speichern. Beispielsweise können aber auch Druckschwankungen des zu versprühenden Fluids in der Leitung 22 zur Gewinnung von elektrischer Energie verwendet werden. Hierzu weist die Einheit 28 einen Druckaufnehmer auf, der in Kontakt mit dem Fluid in der Leitung 22 steht, beispielsweise ein Piezoelement. Alternativ können in der Einheit 28 Druckschwankungen der Umgebungsluft in elektrische Energie umgesetzt werden. Dies ist beispielsweise dann in besonders vorteilhafter Weise möglich, wenn der Prozess, in dem die Sprühdüse 12 eingesetzt wird, Druckschwankungen im Prozessraum erzeugt oder benötigt.The sensor 24 is via an electrical line 26th with an energy converter and energy storage unit 28 connected. The unit 28 converts energy from the area around the nozzle housing 14th into electrical energy and then stores it in an electrical energy store. For example, the unit 28 be provided by means of solar cells to light in the vicinity of the nozzle housing 14th to convert it into electrical energy and store it in the energy store. For example, pressure fluctuations in the fluid to be sprayed can also occur in the line 22nd can be used to generate electrical energy. The unit instructs this 28 a pressure transducer that is in contact with the fluid in the line 22nd stands, for example a piezo element. Alternatively, in the unit 28 Pressure fluctuations in the ambient air are converted into electrical energy. This is possible in a particularly advantageous manner, for example, when the process in which the spray nozzle 12 is used, pressure fluctuations are generated or required in the process space.

Mittels der Einheit 28 kann beispielsweise auch Bewegungsenergie der zu versprühenden Flüssigkeit in der Leitung 22 in elektrische Energie umgesetzt und in dem Energiespeicher gespeichert werden. Im einfachsten Falle ist hierzu ein Turbinenrad innerhalb der Leitung 22 vorgesehen, es ist beispielsweise aber auch ohne Weiteres möglich, die geringen benötigten Mengen an elektrischer Energie zum Betrieb des Sensors 22 aus der Bewegungsenergie des Fluids in der Leitung 22 auf andere Weise zu gewinnen, beispielsweise mittels eines sogenannten magnetohydrodynamischen Generators, wenn das zu versprühende Fluid in der Leitung 22 elektrisch leitfähig ist. Mittels eines solchen magnetohydrodynamischen Generators oder MHD-Generators lässt sich die kinetische Energie des Fluids in der Leitung 22 direkt in elektrische Energie umwandeln. In der Leitung 22 muss hierzu ein Magnetfeld erzeugt werden. Das elektrisch leitende Fluid in der Leitung 22 strömt dann durch das Magnetfeld, wodurch ungleichnamige elektrische Ladungen getrennt und an dafür vorgesehenen Kollektoren gesammelt werden können.By means of unity 28 can for example also kinetic energy of the liquid to be sprayed in the line 22nd converted into electrical energy and stored in the energy store. In the simplest case, this is a turbine wheel within the line 22nd provided, but it is also easily possible, for example, to use the small amounts of electrical energy required to operate the sensor 22nd from the kinetic energy of the fluid in the line 22nd to gain in another way, for example by means of a so-called magnetohydrodynamic generator, when the fluid to be sprayed is in the line 22nd is electrically conductive. Such a magnetohydrodynamic generator or MHD generator allows the kinetic energy of the fluid in the line 22nd convert directly into electrical energy. On the line 22nd a magnetic field must be generated for this. The electrically conductive fluid in the line 22nd then flows through the magnetic field, whereby dissimilar electrical charges can be separated and collected at collectors provided for this purpose.

Der Sensor 24 ist mit einer Antenne 30 und selbstverständlich auch mit einer nicht dargestellten Sendeeinheit versehen, um Messsignale drahtlos an eine Steuereinheit 32 übertragen zu können. Eine solche drahtlose Übertragung kann beispielsweise per Funk oder auch optisch durch Lichtübertragung erfolgen. Die Darstellung der Antenne 30 am Sensor 24 und einer Antenne 34 an der Steuereinheit 32 ist daher lediglich schematisch und prinzipiell zu verstehen. Die Steuereinheit 32 kann beispielsweise eine Anzeigeeinheit 36 aufweisen, um im einfachsten Fall die Sensorsignale bzw. die hierzu gehörenden Messwerte anzuzeigen. In der Steuereinheit 32 kann aber beispielsweise auch eine Auswertung der Sensorsignale vorgenommen werden und diese Auswertung bzw. die Sensorsignale selbst können dann zu einer Steuerung bzw. Regelung von Parametern wie Druck oder Volumenstrom des zu verströmenden Fluids genutzt werden.The sensor 24 is with an antenna 30th and of course also provided with a transmission unit, not shown, to transmit measurement signals wirelessly to a control unit 32 to be able to transfer. Such a wireless transmission can take place, for example, by radio or also optically by means of light transmission. The appearance of the antenna 30th on the sensor 24 and an antenna 34 on the control unit 32 is therefore to be understood only schematically and in principle. The control unit 32 can for example be a display unit 36 in order to display the sensor signals or the associated measured values in the simplest case. In the control unit 32 however, for example, the sensor signals can also be evaluated and this evaluation or the sensor signals themselves can then be used to control or regulate parameters such as pressure or volume flow of the fluid to be emitted.

Alternativ zu der Energiewandler- und Energiespeichereinheit 28 kann der Sensor 24 selbst mit einem Energiespeicher versehen sein und zwischen der Steuereinheit 32 und dem Sensor 24 kann eine bidirektionale drahtlose Verbindung eingerichtet werden. Die drahtlose Übertragung von Signalen oder Impulsen von der Steuereinheit 32 zum Sensor 24 kann dann zur Bereitstellung von elektrischer Energie in dem Energiespeicher des Sensors 24 genutzt werden. Diese im Energiespeicher des Sensors 24 gespeicherte elektrische Energie kann dann dazu benutzt werden, ein aktuelles Messsignal des Sensors 24 in umgekehrter Richtung wieder zur Steuereinheit 32 zu übertragen.Alternative to the energy converter and energy storage unit 28 can the sensor 24 itself be provided with an energy store and between the control unit 32 and the sensor 24 a bidirectional wireless connection can be established. The wireless transmission of signals or pulses from the control unit 32 to the sensor 24 can then provide electrical energy in the energy store of the sensor 24 be used. This in the energy storage of the sensor 24 Stored electrical energy can then be used to generate a current measurement signal from the sensor 24 in the opposite direction back to the control unit 32 transferred to.

Beispielsweise kann die Steuereinheit 32 permanent Funksignale mit vergleichsweise geringem Energieinhalt zum Sensor 24 übertragen, um einen Energiespeicher im Sensor 24 über eine längere Zeit gesehen aufzuladen. In regelmäßigen Abständen wird dann vom Sensor 24 ein Funksignal mit einem aktuellen Messwert an die Steuereinheit 32 übermittelt. Auf diese Weise kann, wenn keine permanente Übertragung von Messsignalen vom Sensor 24 zur Steuereinheit 32 erforderlich ist, eine Energieübertragung von der Steuereinheit 32 auf den Sensor 24 mit niederenergetischen Funksignalen, die in der Prozessumgebung gegebenenfalls noch vorhandene Auswerteelektronik nicht stört, gewährleistet werden.For example, the control unit 32 permanent radio signals with comparatively low energy content to the sensor 24 transferred to an energy store in the sensor 24 seen charging over a long period of time. The sensor is then sent at regular intervals 24 a radio signal with a current measured value to the control unit 32 transmitted. In this way, if there is no permanent transmission of measurement signals from the sensor 24 to the control unit 32 is required, an energy transfer from the control unit 32 on the sensor 24 with low-energy radio signals that do not interfere with any evaluation electronics that may still be present in the process environment.

Die Erfindung ermöglicht es, auch in schlecht zugänglichen Prozessumgebungen oder bei sehr geringem vorhandenen Platz im Bereich der Sprühdüsen 12 dort Sensoren 24 zu installieren und Messsignale der Sensoren 24 drahtlos auf eine Steuereinheit 32 zu übertragen. Auf diese Weise kann der Sprühbetrieb der Sprühdüse 12 zuverlässig überwacht werden.The invention makes it possible, even in poorly accessible process environments or with very little space available in the area of the spray nozzles 12 sensors there 24 to install and measurement signals from the sensors 24 wirelessly to a control unit 32 transferred to. In this way, the spraying operation of the spray nozzle 12 reliably monitored.

Claims

Nozzle arrangement with at least one spray nozzle (12) for dispensing at least one fluid with a nozzle housing (14) and at least one outlet opening (16), at least one sensor (24) for monitoring functional parameters of the spray nozzle (12) and a control unit (32) for evaluation and / or displaying signals from the sensor (24), the sensor (24) being arranged in the area of the nozzle housing (14) and means (30, 34) for wireless transmission of sensor signals by radio or optically by light transmission between the sensor (24) ) and the control unit (32) are provided, with at least the nozzle housing rotating around an axis of rotation or performing a pendulum movement relative to a feed line for fluid to be sprayed, and with at least in the area of the nozzle housing (14) or in the area of an inlet (22) to the spray nozzle an energy converter and an energy storage device are provided, the energy converter for generating electrical energy from the vicinity of the nozzle housing (1st 4) or the environment of the inlet (22) is provided.

Nozzle arrangement according to Claim 1 , characterized in that means (30, 34) are provided for the wireless transmission of energy between the sensor (24) and the control unit (32).

Nozzle arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the energy converter converts light energy into electrical energy.

Nozzle arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the energy converter converts pressure fluctuations in the liquid to be sprayed or in the ambient air into electrical energy.

Nozzle arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the energy converter converts kinetic energy of the liquid to be sprayed into electrical energy.

Nozzle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one sensor (24) a pressure, a volume flow, a temperature of the at least one fluid to be sprayed, a housing temperature, an ambient temperature, a shape of the spray jet and / or a droplet size can be detected in the spray jet emitted.