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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugwaschanlage zum Waschen eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugwaschanlage.
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In Fahrzeugwaschanlagen wird der Verbrauch einer flüssigen Waschsubstanz durch einen Schwimmer in einem Behälter bestimmt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verbrauch einer Waschsubstanz in einer Fahrzeugwaschanlage präzise zu bestimmen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Fahrzeugwaschanlage gelöst, mit einem Behälter zum Aufnehmen einer flüssigen Waschsubstanz; einer Dosierpumpe zum Pumpen der Waschsubstanz aus dem Behälter; und einer Volumenstrombestimmungseinheit zum Bestimmen des Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz. Dadurch kann der Volumenstrom der gepumpten Waschsubstanz ausgewertet werden, um den Verbrauch der Waschsubstanz mit einer hohen Genauigkeit zu ermitteln.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst die Fahrzeugwaschanlage einen Integrator zum Bestimmen des Volumens der gepumpten Waschsubstanz auf Basis des integrierten Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz. Die Volumenstrombestimmungseinheit und/oder der Integrator können in der Dosierpumpe integriert sein, so dass die Daten des Volumenstroms und des Volumens der gepumpten Waschsubstanz durch die Dosierpumpe verarbeitet und überwacht werden können. Dadurch kann eine Füllstandüberwachung auf Basis von Daten realisiert werden, die die Dosierpumpe mitprotokolliert. Der Füllstand des Behälters kann präzise und intelligent überwacht und digital erfasst werden. Durch eine Beendigung des Betriebs der Dosierpumpe vor einer vollständigen Leerung des Behälters kann ein Trockenlauf der Dosierpumpe verhindert werden. Zudem kann die bei einem Waschvorgang verbrauchte Menge an Waschsubstanz exakt ermittelt werden.
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Der Volumenstrom oder die Volumenstromrate ist eine physikalische Größe aus der Fluidmechanik. Der Volumenstrom gibt an, wie viel Volumen der Waschsubstanz pro Zeitspanne transportiert wird. Der Volumenstrom kann beispielsweise in l/min angegeben werden. Die Waschsubstanz ist beispielsweise ein flüssiges Additiv, das bei dem Waschvorgang des Fahrzeugs verwendet wird, wie beispielsweise Tensidgemische und/oder Mikroemulsionen, die als Reinigungs- und Pflegemittel für die Fahrzeugwäsche dienen. Die Volumenstrombestimmungseinheit ist geeignet, den Volumenstrom der gepumpten Waschsubstanz zu bestimmen, beispielsweise mittels eines Volumenstromsensors oder eines durch einen Kolben geförderten Volumens je Zeiteinheit.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage ist die Volumenstrombestimmungseinheit ausgebildet, den mittels der Dosierpumpe geförderten Volumenstrom der Waschsubstanz auf Basis einer Hublänge und einer Hubfrequenz der Dosierpumpe zu berechnen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Volumenstrom auf einfache Weise bestimmen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage ist die Volumenstrombestimmungseinheit und/oder der Integrator in der Dosierpumpe integriert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Volumenstrom auf einfache Weise direkt aus den Daten der Dosierpumpe berechnen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst die Dosierpumpe eine elektronische Schnittstelle zum Übermitteln von Daten über den bestimmten Volumenstrom und/oder das Volumen der gepumpten Waschsubstanz. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Daten auf einfache Weise zur Weiterverarbeitung abgerufen werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst der Behälter einen Füllstandsensor zum Erfassen eines bestimmten Füllstandes. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass automatisch ein Referenz- oder Startwert bestimmt werden kann, der zur Bestimmung des im Behälter befindlichen Volumens herangezogen werden kann. Das Restvolumen kann bestimmt werden, indem von diesem Startvolumen das geförderte Volumen subtrahiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst der Füllstandsensor ein Mehrpunktmesssystem oder ein kontinuierlich messendes Messsystem zum Bestimmen eines Füllstandes. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass genauere Daten über den Füllstand im Behälter gewonnen werden können, so dass beispielsweise eine Plausibilitätsüberprüfung von Messdaten oder der zeitliche Verlauf des Füllstandes im Behälter erhalten werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst die Fahrzeugwaschanlage einen elektronischen Volumenzähler zum Bestimmen des gepumpten Volumens. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Volumen elektronisch abgefragt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst die Fahrzeugwaschanlage eine Rücksetzeinrichtung zum Rücksetzen des Volumenzählers. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Zähler individuell auf einen Zählerstand von Null zurückgesetzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage ist die Rücksetzeinrichtung durch den Füllstandsensor rücksetzbar. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass beim Befüllen des Behälters der Zähler ohne weiteren Benutzereingriff zurückgesetzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugwaschanlage umfasst die Fahrzeugwaschanlage eine elektronische Vorhersageeinheit zum Vorhersagen einer Restdauer für den Verbrauch der Waschsubstanz auf Basis des bestimmten Volumenstroms. Der Verbrauch kann zusätzlich auf Basis weiterer Werte berechnet werden, wie beispielsweise von bestimmten Wochentagen oder Wetterdaten. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Zeit bis zu einer voraussichtlichen Befüllung des Behälters vorhergesagt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Waschen eines Fahrzeugs gelöst, mit den Schritten eines Aufnehmens einer flüssigen Waschsubstanz in einem Behälter; eines Pumpens der Waschsubstanz aus dem Behälter mittels einer Dosierpumpe; eines Bestimmens des Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz; und eines Bestimmens des Volumens der gepumpten Waschsubstanz auf Basis des integrierten Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz. Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch die Waschanlage nach dem ersten Aspekt erreicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Volumenstrom der Waschsubstanz auf Basis einer Hublänge und einer Hubfrequenz der Dosierpumpe berechnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Füllstand des Behälters durch einen Füllstandsensor erfasst. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass automatisch ein Referenz- oder Startwert bestimmt werden kann, der zur Bestimmung des im Behälter befindlichen Volumens herangezogen werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfasst ein elektronischer Volumenzähler das gepumpte Volumen. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass das Volumen elektronisch abgefragt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der elektronische Volumenzähler durch den Füllstandsensor zurückgesetzt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass beim Befüllen des Behälters der Zähler ohne weiteren Benutzereingriff zurückgesetzt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugwaschanlage;
- 2 eine schematische Darstellung einer Dosierpumpe;
- 3 eine weiter schematische Darstellung einer Dosierpumpe; und
- 4 ein Blockdiagramm des Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Fahrzeugwaschanlage 100. Die Fahrzeugwaschanlage 100 dient zum automatischen Waschen und Reinigen eines Fahrzeugs 117, wie beispielsweise eines Automobils, eines Lastwagens oder eines Zuges. Zu diesem Zweck umfasst die Fahrzeugwaschanlage 100 rotierende Bürsten 119, mit denen das Fahrzeug 117 während des Waschvorgangs gereinigt wird.
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Der Waschvorgang wird mit Wasser und weiteren flüssigen Waschsubstanzen 103 durchgeführt, die in einem Behälter 101 gespeichert sind. Die flüssigen Waschsubstanzen 103 umfassen meist Chemikalien in wässriger Lösung zum Reinigen des Fahrzeugs. Die Fahrzeugwaschanlage 100 kann eine Portalwaschanlage oder eine Waschstraße sein. Der in die Fahrzeugwaschanlage 100 eingesetzte Behälter 101 umfasst einen Füllstandsensor 111, der das Vorliegen eines bestimmten Füllstandes der Waschsubstanz 103 im Behälter erfasst. Der Füllstandsensor 111 kann beispielsweise aus einer Füllstandüberwachungslanze gebildet sein, die von außen in einen austauschbaren Behälter 101 eingeschoben wird.
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Der Waschvorgang wird mittels einer zentralen Steuereinheit gesteuert, die die Signale von Sensoren der Fahrzeugwaschanlage 100 verarbeitet und die mechanischen Teile der Fahrzeugwaschanlage 100 steuert. Beispielsweise werden die Bürsten 119 oder die Waschdüsen der Fahrzeugwaschanlage 100 durch die Steuereinheit gesteuert. Zu dem Zweck der Steuerung umfasst die zentrale Steuereinheit einen Prozessor zum Verarbeiten von Daten und einen Speicher zum Speichern der Daten und eines Steuerprogramms. Zum Senden und Empfangen der Daten innerhalb der Fahrzeugwaschanlage 100 kann ein CAN-Bus- oder ein anderes Datenübertragungssystem verwendet werden.
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Eine Dosierpumpe 105 dient zum Pumpen der flüssigen Waschsubstanz 103 aus dem Behälter 101 während des Waschvorgangs über eine Fluidleitung 129. Die Waschsubstanz 103 bildet einen Zusatz (Additiv) zu der Waschflüssigkeit. Die Dosierpumpe 105 umfasst eine elektronische Volumenstrombestimmungseinheit 107 zum Bestimmen oder Messen des Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz 103 oder ist an einer Volumenstrombestimmungseinheit 107 angeschlossen. Der Volumenstrom gibt an, welches Volumen der Waschsubstanz 103 je Zeiteinheit von der Dosierpumpe 105 gefördert wird.
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Daneben ist ein Integrator 109 vorgesehen, der den Volumenstrom über die Zeit intergiert und so das Volumen der gepumpten Waschsubstanz berechnen kann. Die Berechnung des Volumens kann in der zentralen Steuereinheit der Fahrzeugwaschanlage 100 oder in einem lokalen Mikrocontroller der Dosierpumpe 105 durchgeführt werden. Der Integrator 109 kann durch eine elektronische Schaltung oder als Software gebildet sein, die den Volumenstrom über die Zeit intergiert.
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Durch den Integrator 109 lässt sich durch Integration über den Volumenstrom der Waschsubstanz 103 das geförderte Volumen bestimmen. Die Dosierpumpe 105 weist eine elektronische Schnittstelle auf, über die die Dosierpumpe 105 gesteuert werden kann und über die Daten von und zu der Dosierpumpe 105 übermittelt werden können. Das geförderte Volumen wird in einem Volumenzähler 113 gespeichert, der eine Rücksetzeinrichtung 115 umfasst.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielshaften Dosierpumpe 105. Die Dosierpumpe 105 ist beispielsweise eine Kolbenmembranpumpe. Die Kolbenmembranpumpe umfasst zwei nacheinander geschaltete Rückschlagventile 121-1 und 121-2. Wenn der Kolben 123 in Pfeilrichtung verschoben wird, wird die Membran 125 nach Innen gezogen. Dadurch vergrößert sich das Volumen zwischen den zwei Rückschlagventilen 121-1 und 121-2. Dabei öffnet sich das Rückschlagventil 121-2 und das Rückschlagventil 121-1 schließt sich. Die Waschsubstanz 103 kann einströmen.
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Der Kolben 123 umfasst beispielsweise einen Hubmagnet, der mit einem angelegten Magnetfeld wechselwirkt und so verschoben werden kann. Der Hubmagnet bildet somit einen Aktuator, der über den Weg geregelt ist. Durch den Hubmagnet kann ein einstellbarer Pumpenhub der Dosierpumpe 105 realisiert werden. Der Kolben 123 bewegt sich mit einer vorgegebenen Hubfrequenz und einer vorgegebenen Geschwindigkeit zwischen den Endlagen des Pumpenhubs hin und her.
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Die Kolbenmembranpumpe ist so ausgebildet, dass die Volumenstrombestimmungseinheit 107 aus den Daten der Hublänge (Hubvolumen) und der Hubfrequenz den tatsächlich geförderten Volumenstrom berechnen kann. Hierzu kann ein Wegsensor 127 vorgesehen sein, der die Verschiebung des Kolbens 123 bestimmt. Der Wegsensor 127 ist beispielsweise ein Inkrementalgeber, der die Verschiebung basierend auf einer Zählung von Teilstrichen bestimmt. Im Allgemeinen können jedoch auch andere Wegsensoren 127 verwendet werden.
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Aus der gemessenen Verschiebung W des Kolbens 123 lässt sich das Hubvolumen durch die Volumenstrombestimmungseinheit 107 berechnen. Multipliziert man das Hubvolumen mit der Frequenz der Kolbenschwingung, ergibt sich der geförderte Volumenstrom.
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Dieser Volumenstrom wird über die Betriebsdauer pumpenintern aufintegriert. Die Dosierpumpe 105 umfasst absolute elektronische Volumenzähler 113, die das gesamte geförderte Volumen der Pumpe angeben und rücksetzbare elektronische Volumenzähler 113, die das geförderte Volumen ab dem Zeitpunkt einer Zurücksetzung des Volumenzählers 113 angeben. Der rücksetzbare Volumenzähler 113 kann durch ein elektronisches Rücksetzsignal auf einen Zählerstand von Null zurückgesetzt werden.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer beispielshaften Dosierpumpe 105. Die Dosierpumpe 105 ist beispielsweise eine Kolbenmembranpumpe. Wenn der Kolben 123 in Pfeilrichtung verschoben wird, wird die Membran 125 nach außen gedrückt. Dadurch verkleinert sich das Volumen zwischen den zwei Rückschlagventilen 121-1 und 121-2. Dabei öffnet sich das Rückschlagventil 121-1 und das Rückschlagventil 121-2 schließt. Die Waschsubstanz 103 kann ausströmen. Im Allgemeinen können auch andere geeignete Dosierpumpen 105 verwendet werden.
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Anhand der Zähler kann bei bekanntem ursprünglichem Füllstand des Behälters 101 eine Aussage über den momentanen Füllstand getroffen werden. In diesem Fall wird von den ursprünglich in dem Behälter 101 vorhandenen Volumen dasjenige Volumen abgezogen, das von der Pumpe gefördert worden ist.
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In dem Behälter 101 kann eine Füllstandsmessung durchgeführt werden. Der Behälter 101 kann zu diesem Zweck einen Füllstandsensor 111 umfassen, der mindestens einen vorbestimmten Füllstand als Referenz- oder Startwert erfasst, wie beispielsweise einen Füllstand von 90%.
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Sobald der Füllstandsensor 111 den Füllstand von 90% anzeigt, kann die Menge und das Volumen der in dem Behälter 101 vorhandenen Waschsubstanz zuverlässig bestimmt werden. Ausgehend von diesem bekannten Volumen kann durch Subtrahieren des geförderten Volumens nach unten gerechnet werden. Wird der Füllstandsensor 111 durch ein Nachfüllen von Waschsubstanz betätigt, wird der Volumenzähler 113 zurückgesetzt und die Berechnung neu gestartet. Der Füllstandsensor 111 kann beispielsweise einen Reed-Schalter umfassen, bei dem Kontaktzungen aus einer Eisen-Nickellegierung durch einen magnetischen Schwimmer betätigt werden.
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Alternativ kann auch ohne Füllstandsensor 111 gearbeitet werden, dann muss der Nachfüller die Zähler durch Benutzereingabe zurücksetzen, beispielsweise durch Berühren eines Bedienterminals.
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Wenn die Rechnung besagt, dass der Behälter annähernd leer ist, kann ein Warnsignal an einen Benutzer ausgegeben werden. Dadurch erkennt der Benutzer, dass Waschsubstanz nachgefüllt werden muss. Zudem kann die Dosierpumpe 105 ein Warnsignal an den Benutzer ausgeben, wenn die Dosierpumpe 105 erkennt, dass diese Luft saugt und der Behälter 101 leer oder leckgeschlagen ist.
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Alternativ kann ein Messsystem für den Füllstand mit mehreren Messpunkten oder ein kontinuierlich messendes Messsystem verwendet werden, mit dem der geförderte Volumenstrom abgeglichen werden kann, um von der Dosierpumpe 105 nicht detektierbare Fehler zu erkennen. Bei Verwendung eines derartigen Messsystems muss die Waschsubstanz 103 nicht bis zu einem Mindestfüllstand aufgefüllt werden, um die Restreichweite zurückzusetzen.
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Als quasi-kontinuierlich messendes Messsystem kann eine kapazitive Füllstandüberwachungslanze mit mehreren Elektroden verwendet werden, die den Füllstand im Behälter 101 anhand der sich verändernden Kapazität des umgebenden Mediums der Elektroden bestimmt. Die Anzahl der Elektroden zu diesem Zweck kann beispielsweise 8 betragen.
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Eine vollkontinuierliche Überwachung des Füllstandes kann durch einen Drucksensor innerhalb des Behälters 101 erreicht werden, der den hydrostatischen Druck der Waschsubstanz ermittelt. Je größer der ermittelte Druck ist, desto höher ist der Füllstand der Waschsubstanz 103 im Behälter 101.
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Mit dieser Messmethode lässt sich der Füllstand lückenlos bestimmen. Alternativ kann ein Messsystem mit mehreren diskreten Messpunkten verwendet werden, wie beispielsweise mit acht einzelnen Füllstandsensoren 111, die jeweils einen anderen Füllstand im Behälter 101 erfassen.
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Durch diese Messsysteme lassen sich umfangreiche Daten über den Füllstand ermitteln, so dass beispielsweise eine Beobachtung der Tendenz des Füllstandes durchgeführt werden kann.
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Zudem können Plausibilitätsaussagen getroffen werden und Fehlermeldungen reduziert werden. Unter Berücksichtigung des innerhalb einer Zeitspanne verbrauchten Volumens der Waschsubstanz lassen sich zeitliche Vorhersagen treffen. Beispielsweise kann bestimmt werden, für wie viele Fahrzeugwäschen die Restmenge in dem Behälter 101 ausreichend ist. Dies kann unter Berücksichtigung von bestimmten Wochentagen oder von Wetterdaten in eine zeitliche Vorhersage umgerechnet werden, wann der Behälter 101 voraussichtlich wieder befüllt oder ersetzt werden muss. Zudem lassen sich während einer Fahrzeugwäsche zugeführte Volumen der Waschsubstanz exakt ermitteln und anpassen, so dass eine verbrauchsgenaue Abrechnung erfolgen kann.
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4 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Waschen eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt S101 eines Aufnehmens der flüssigen Waschsubstanz 103 in dem Behälter 101. In einem weiteren Schritt S102 wird die Waschsubstanz 103 aus dem Behälter 101 mittels der Dosierpumpe 105 gepumpt. In Schritt S103 wird der Volumenstrom der gepumpten Waschsubstanz 103 bestimmt. In Schritt S104 wird das Volumen der gepumpten Waschsubstanz auf Basis des integrierten Volumenstroms der gepumpten Waschsubstanz 103 bestimmt, so dass sich nicht nur die geförderte Menge der Waschsubstanz bestimmen lässt, sondern auch die Restmenge in dem Behälter 101.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeugwaschanlage
- 101
- Behälter
- 103
- Waschsubstanz
- 105
- Dosierpumpe
- 107
- Volumenstrombestimmungseinheit
- 109
- Integrator
- 111
- Füllstandsensor
- 113
- Volumenzähler
- 115
- Rücksetzeinrichtung
- 117
- Fahrzeug
- 119
- Bürsten
- 121
- Rückschlagventil
- 123
- Kolben
- 125
- Membran
- 127
- Wegsensor
- 129
- Fluidleitung
