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Dokumentenidentifikation DE102006050107A1 03.01.2008
Titel Kondenswassersensor, Einrichtung und Verfahren zur Kondenswasserüberwachung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Görtler, Sebastian, 91054 Erlangen, DE;
Kagermeier, Robert, 90427 Nürnberg, DE;
Kuth, Rainer, 91315 Höchstadt, DE;
Ludwig, Klaus, 90411 Nürnberg, DE;
Weller, Gerhard, 91054 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 24.10.2006
DE-Aktenzeichen 102006050107
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G01N 27/04(2006.01)A, F, I, 20061205, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Kondenswassersensor (2), eine Einrichtung (1) und ein Verfahren zur Kondenswasserüberwachung. Der Kondenswassersensor (2) umfasst einen zwischen zwei elektrischen Messklemmen (5, 6) angeschlossenen, seine Leitfähigkeit bei Kontakt mit Kondenswasser irreversibel von einem ersten Leitwert zu einem vom ersten verschiedenen zweiten Leitwert verändernden elektrischen Leiter (3).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kondenswassersensor, sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kondenswasserüberwachung.

Kondenswasser, bzw. kondensierende Feuchtigkeit tritt z.B. auf, wenn Objekte in einer relativ kalten Umgebung abgekühlt sind und anschließend ohne Übergang einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die absolute Luftfeuchtigkeit in der neuen Umgebung höher ist als die maximale Luftfeuchtigkeit der bisherigen Umgebung. Die warme Luft der neuen Umgebung kühlt sich an dem Objekt ab und Feuchtigkeit kondensiert an dessen Oberfläche.

Ein Problem stellt die kondensierende Feuchtigkeit beim Transport feuchtigkeitsempfindlicher Objekte dar. Ein Spediteur kann Transportgut vor kondensierender Feuchtigkeit schützen, indem er für geringe Luftfeuchtigkeit und langsame Temperaturänderungen im Bereich des Transportgutes sorgt oder aber empfindliche Objekte luftdicht verpackt und ggf. zusätzlich mit einer Luftfeuchtigkeitssenke ausrüstet, z.B. mit Silikagel. Eine tatsächliche Kontrolle, ob dennoch Kondenswasser aufgetreten und insbesondere wieder verdunstet ist, ist hierdurch nicht möglich.

Bei Erhalt einer transportierten Ware ist ein durch Einwirkung von Kondenswasser entstandener Schaden oft nicht unmittelbar zu erkennen, sondern z.B. erst bei Inbetriebnahme bzw. Verwendung oder ähnlichem. Für einen Warenlieferanten, beteiligte Spediteure und einen Warenabnehmer ist daher bisher keine zuverlässige Möglichkeit zum Ausschließen oder aber für die Schadensregulierung zum Nachweisen kondensierter Feuchtigkeit im Bereich eines transportierten Objektes verfügbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Kondenswassersensor, eine verbesserte Einrichtung und ein Verfahren zur Kondenswasserüberwachung anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst durch einen Kondenswassersensor mit einem zwischen zwei elektrischen Messklemmen angeschlossenen, seine Leitfähigkeit bei Kontakt mit Kondenswasser irreversibel von einem ersten Leitwert zu einem vom ersten verschiedenen zweiten Leitwert verändernden elektrischen Leiter. Der erste Leitwert kann zu einem ersten Zeitpunkt vor oder zu Beginn der Kondenswasserüberwachung mit einer geeigneten Messeinrichtung ermittelt werden oder konstruktiv bekannt bzw. vorgegeben sein. Er sollte nicht verschwinden bzw. Null sein. Die Ermittlung eines Leitwertes kann z.B. mittels einer Widerstandsmessung erfolgen. Dem ersten Leitwert sollte daher ein endlicher, besser noch ein möglichst geringer Widerstand entsprechen. Die Kondenswasserüberwachung kann zu einem beliebigen zweiten Zeitpunkt, beispielsweise ein paar Stunden oder Tage nach dem ersten Zeitpunkt, überprüft werden. In der Zwischenzeit kann der Sensor z.B. zusammen mit anderen Objekten zwischengelagert oder an einen anderen Ort transportiert worden sein. Zu dem zweiten Zeitpunkt wird ein zweiter Leitwert des Leiters bzw. ein dazu korrespondierender zweiter Widerstandswert des Leiters ermittelt. Eine Abweichung des zweiten Leitwerts vom ersten Leitwertes deutet auf zumindest einmalige zwischenzeitliche Einwirkung von Kondenswasser auf den Kondenswassersensor hin. Zusätzlich kann ein Toleranzbereich für die Abweichung der beiden Leitwerte definiert sein, innerhalb dessen die Abweichung noch nicht zur Detektion von Kondenswasser führt. Erst ein außerhalb des Toleranzbereichs festgestellter zweiter Leitwert führt zur Detektion einer Kondenswassereinwirkung auf den Kondenswassersensor.

Im allgemeinen ist der Leiter derart gestaltet, dass er im Kontakt mit Feuchtigkeit innerhalb kurzer Zeit korrodiert, also z.B. während weniger Minuten oder Stunden, so dass auch nach derart kurzem Kontakt mit Feuchtigkeit eine Veränderung der Leitfähigkeit des Leiters nachweisbar ist, beispielsweise durch eine Ausgestaltung des Leiters mit großer korrodierbarer Oberfläche bei geringer Querschnittsfläche. Durch eine geringe Querschnittsfläche wird das Leitervolumen gering gehalten, so dass möglichst wenig Material des Leiters durch Korrosion zu zersetzen ist. Bei bekanntem Korrosionsverhalten des Materials kann auf diese Weise das Korrosionsverhalten bzw. die Empfindlichkeit des gesamten Leiters dem Verwendungszweck des Sensors entsprechend geeignet entworfen werden.

Der Kondenswassersensor bzw. ein entsprechendes Nachweisverfahren kann im Rahmen einer Logistikkette zum Transport eines Objektes bzw. Transportgutes angewendet werden, beispielsweise zwischen zwei Übergabezeitpunkten einer Transport- bzw. Lagerungsetappe. Zu Beginn einer Etappe wird ein Kondenswassersensor mit einem Leiter mit nachweislich unveränderter Leitfähigkeit im Bereich des zu überwachenden Objektes angeordnet und zum Übergabezeitpunkt am Ende der Etappe wird der Kondenswassersensor überprüft bzw. das Ergebnis der Überwachungseinheit ausgewertet. Auf diese Weise kann lückenlos von der Übergabe des Objektes durch den Warenlieferanten an den ersten Spediteur über alle Stationen der Logistikkette bis zur Auslieferung an den Warenempfänger verfolgt werden, ob das Transportgut Kondenswasser ausgesetzt war. Zur Erhöhung der Nachweissicherheit können auch mehrere Sensoren zur Überwachung während einer Etappe eingesetzt werden oder zusätzlich durch Verplombung am Transportgut gegen Austausch gesichert sein. Im Schadensfall ist so ein zuverlässiger Nachweis von zumindest einmaligem Auftreten von Kondenswasser im Bereich des Transportgutes möglich.

Durch Einwirken von Kondenswasser kann die Leitfähigkeit unter einen Grenzwert herabgesetzt oder der Kontakt zwischen den Messklemmen ganz unterbrochen werden. Für diesen Fall muss der ursprüngliche Leitfähigkeitswert des Leiters nicht als bekannt vorausgesetzt werden. Zum Nachweis von Kondenswasser reicht stattdessen die Feststellung der Unterschreitung des Leitfähigkeits-Grenzwertes oder eine Durchgangsprüfung mittels einer elektrischen Messung aus.

Vorzugsweise enthält der Leiter ein unedles Metall, welches im Kontakt mit Wasser oxidiert wird. Dies kann beispielsweise Eisen sein oder zumindest einen hohen Eisengehalt aufweisen.

Im Bereich des Leiters kann ein Medium vorhanden sein, welches in Verbindung mit Kondenswasser korrosiv auf den Leiter einwirkt, in dem Sinne, dass die Korrosion des Leiters durch Zusammenwirken des Mediums mit Kondenswasser beschleunigt wird im Vergleich zur Korrosion durch reines Kondenswasser. Das Medium kann ein Salz sein. Der Leiter kann etwa mit dem Medium beschichtet sein. Das Kondenswasser kommt so automatisch mit dem korrosionsfördernden Medium in Kontakt.

Zur Erhöhung der korrodierbaren Oberfläche des Leiters kann dieser kreuzungsfrei und schleifenförmig etwa in mehreren Windungen angelegt sein.

Der Leiter kann zumindest zwei jeweils an einer der Messklemmen des Leiters angeschlossene und an einer Kontaktstelle untereinander verbundene Teilleiter enthalten, wobei die Kontaktstelle mit Kondenswasser nach Art eines galvanischen Elements zusammenwirkt.

Der erfindungsgemäße Kondenswassersensor kann in einer Einrichtung zur Kondenswasserüberwachung integriert sein. Die Einrichtung umfasst eine Überwachungseinheit zur Ermittlung der Leitfähigkeit zwischen den Messklemmen des Leiters des Kondenswassersensors. Die Leitfähigkeit bzw. der elektrische Kontakt kann hierbei zu einem beliebigen Zeitpunkt überprüft werden. Zur Feststellung zumindest einmalig aufgetretener, kondensierter Luftfeuchtigkeit genügt die Messung einer von einem vorgegebenen, bekannten Leitfähigkeitswert abweichenden Leitfähigkeit oder die Messung einer Unterbrechung des Leiters. Das Ergebnis kann im einfachsten Fall auf die Information reduziert sein, ob der Leiter Feuchtigkeit ausgesetzt war. Die Überwachungseinheit kann eine Einrichtung zur Speicherung dieser Information umfassen. Eine besonders vorteilhaft ausgestattete Überwachungseinheit verfügt über eine elektrische Abrufmöglichkeit der per Messung ermittelten und ggf. zwischengespeicherten Information, beispielsweise über eine Funkverbindung, etwa mittels eines RFID-Elements (Radio Frequency Identification, RFID).

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß Patentanspruch 12 gelöst, bei dem ein Bereich um einen Kondenswassersensors bzgl. des Auftretens von Kondenswasser überwacht wird, indem

  • – der Kondenswassersensor zu einem ersten Zeitpunkt in dem auf Kondenswasser zu überwachenden Bereich angeordnet wird, wobei der Leiter den ersten Leitwert aufweist,
  • – zu einem zweiten Zeitpunkt wird ein Istwert des Leiters ermittelt.

Zumindest einmaliges Einwirken von Kondenswasser auf den Kondenswassersensor wird dann detektiert, wenn der Istwert vom ersten Leitwert abweicht.

Zu dem zweiten Zeitpunkt kann das Überwachungsergebnis des Kondenswassersensors drahtlos, z.B. über eine Funkverbindung abgerufen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde zusammen mit seinen vorteilhaften Ausführungen und den sich daraus ergebenden Vorteilen bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kondenswassersensor erläutert.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Einrichtung zur Kondenswasserüberwachung mit einem Kondenswassersensor,

2 einen alternativen Kondenswassersensor, und

3 einen alternativen Kondenswassersensor mit galvanischem Element.

Die 1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Kondenswasserüberwachung. Diese umfasst einen Kondenswassersensor 2 mit einem elektrischen Leiter 3 und eine Überwachungseinheit 4. Der Leiter 3 in 1 ist zwischen zwei Messklemmen 5, 6 kreuzungsfrei in Schleifen 7 ausgeformt. Dadurch verfügt der Leiter 3 aufgrund der vergrößerten Leiterlänge gegenüber einem geraden Leiterstück über eine vergrößerte korrodierbare Oberfläche. Zu den Messklemmen 5, 6 ist die Überwachungseinheit 4 verbunden.

Sofern der Kondenswassersensor 1 noch keiner Feuchtigkeit ausgesetzt war, verfügt der Leiter 3 über eine nicht verschwindende elektrische Leitfähigkeit bzw. einen ersten Widerstandswert. Der Widerstandswert kann etwa durch eine Messung zu einem ersten Zeitpunkt bekannt sein und z.B. 0 &OHgr; betragen. Kommt der Leiter 3 mit Kondenswasser in Kontakt, so wird er korrodiert, wodurch der leitfähige Querschnitt verringert wird. Je nach Leiterquerschnitt und Dauer der Wassereinwirkung, kann der Leiter an zumindest einer Stelle zwischen den Messklemmen 5, 6 vollständig durchtrennt werden, der Widerstand ist dann unendlich groß (∞). Für die Funktion des Nachweisverfahrens ist dies jedoch nicht erforderlich. Schon die Verringerung des Leiterquerschnitts führt zu einer Veränderung der Leitfähigkeit des Leiters 3, z.B. 100 &OHgr;. Zu einem beliebigen zweiten Zeitpunkt wird eine Messung der Leitfähigkeit des Leiters 3 durch die an den Messklemmen 5, 6 angeschlossene Überwachungseinheit 4 durchgeführt. Die Messung wird durch eine zur Überwachungseinheit 4 verbindbare, nicht dargestellte Einrichtung ausgelöst und ausgewertet. Die Verbindung kann funkgestützt sein, beispielsweise mittels RFID-Technologie, wobei das Ergebnis der Leitfähigkeits- bzw. Kontaktmessung auf die Information reduziert sein kann, ob zwischenzeitlich Kondenswasser detektiert wurde.

In 2 ist ein alternativer, zur 1 vergleichbarer Leiter 3 dargestellt, der zusätzlich in mehreren kreuzungsfreien Windungen 13 verläuft. Des Weiteren ist im Bereich des Leiters 3 ein Medium 14 vorhanden, welches in Verbindung mit Wasser hochkorrosiv auf das Metall des Leiters 3 einwirkt, wodurch die Korrosion im Vergleich zum Leiter 3 der 1 ohne Medium 14 beschleunigt wird. Insbesondere ist das Medium 14 salzhaltig.

3 zeigt einen alternativen Leiter 3, wobei dieser bereits durch die Einwirkung von Feuchtigkeit, etwa den dargestellten Wassertropfen 8, korrodiert ist und eine Unterbrechung 9 aufweist. Der Leiter 3 besteht aus zwei Teilleitern 10, 11, vorzugsweise aus zwei unterschiedlichen Metallen, welche vor der ersten Einwirkung von Kondenswasser an einer Kontaktstelle 12 (bzw. Schweißstelle) miteinander verbunden waren. An der Kontaktstelle 12 ist der Leiter 3 jedoch durch Einwirkung von Kondenswasser korrodiert und im dargestellten Zustand unterbrochen.


Anspruch[de]
Kondenswassersensor (2), mit einem zwischen zwei elektrischen Messklemmen (5, 6) angeschlossenen, seine Leitfähigkeit bei Kontakt mit Kondenswasser irreversibel von einem ersten Leitwert zu einem vom ersten verschiedenen zweiten Leitwert verändernden elektrischen Leiter (3). Kondenswassersensor nach Anspruch 1, mit einem durch Kondenswasser auftrennbaren Leiter. Kondenswassersensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Leiter ein unedles Metall enthält. Kondenswassersensor nach Anspruch 3, bei dem das Metall reines Eisen ist. Kondenswassersensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem bei Kontakt mit Kondenswasser korrosiv auf den Leiter einwirkenden Medium. Kondenswassersensor nach Anspruch 5, bei dem der Leiter mit dem Medium beschichtet ist. Kondenswassersensor nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Medium ein Salz enthält. Kondenswassersensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiter ein kreuzungsfrei schleifenförmig verlaufender Leiter ist. Kondenswassersensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiter zwei, an je einer Messklemme angeschlossene und untereinander an einer Kontaktstelle verbundene Teilleiter enthält, wobei die Kontaktstelle für das Zusammenwirken mit Kondenswasser nach Art eines galvanischen Elements ausgebildet ist. Einrichtung zur Kondenswasserüberwachung, mit einem Kondenswassersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, und einer Überwachungseinheit (4) zur Ermittlung der Leitfähigkeit zwischen den Messklemmen. Einrichtung nach Anspruch 10, mit einem zumindest auf Anforderung eine mit der Detektion des Kondenswassers korrelierte Information übertragenden RFID-Element. Verfahren zum Nachweis von Kondenswasser im Bereich eines Kondenswassersensors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem:

– der Kondenswassersensor zu einem ersten Zeitpunkt in einem auf Kondenswasser zu überwachenden Bereich angeordnet wird, wobei dieser den ersten Leitwert aufweist, und

– zu einem zweiten Zeitpunkt wird ein Istwert des Leitwertes des Leiters ermittelt,

– zumindest einmaliges Einwirken von Kondenswasser auf den Kondenswassersensor wird dann detektiert, wenn der Istwert vom ersten Leitwert abweicht.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem eine mit der Detektion von Kondenswasser korrelierte Information drahtlos übermittelt wird.






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