DE19607721C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Gas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von GasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Schwer
gas für das Füllen von Isolierglasscheiben in einer für einen
einmaligen Füllvorgang benötigten Menge, oder eines Teiles
dieser Menge.
Isolierglasscheiben werden in zunehmendem Ausmaß mit Schwergas
(Schwefelhexafluorid oder ein Edelgas, wie beispielsweise
Argon oder auch Xenon) gefüllt, um ihre Isoliereigenschaften
zu verbessern.
Für das Füllen von Isolierglasscheiben mit Schwergas sind ver
schiedene Verfahren und Vorrichtungen (EP 0 276 647 A2, EP 0 324 333 A2)
bekannt geworden, wobei auch vorgeschlagen worden
ist, Isolierglasscheiben nicht erst nach ihrem Zusammenbau mit
Schwergas zu füllen, sondern gleich mit Schwergas gefüllt
zusammenzubauen (DE 31 39 856 A1 oder DE 31 01 342 A1).
Problematisch bei allen bekannten Verfahren zum Herstellen von
Isolierglasscheiben, die einen mit Schwergas gefüllten Innen
raum besitzen, ist es, die benötigte Menge an Schwergas rich
tig zu dosieren. Es wird daher häufig auch so gearbeitet, daß
Schwergas solange in die Isolierglasscheibe oder in die Zu
sammenbaustation eingeblasen wird, bis das aus dem Innenraum
der Isolierglasscheibe oder das aus der Zusammenbaustation
abströmende Gas den gewünschten Anteil an Schwergas enthält.
Auch beim Zusammenbauen von mit Schwergas gefüllten Isolier
glasscheiben wird solange Schwergas zugeführt, bis der ge
wünschte Füllgrad erreicht worden ist, was durch Schwergassen
soren (Gasschnüffler) überwacht wird.
Bei allen bekannten Verfahren ist es nachteilig, daß sie mit
hohen Gasverlusten arbeiten, was insbesondere bei teuren Edel
gasen nachteilig ist.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden (EP 0 276 647 A2) in den
Innenraum von Isolierglasscheiben genau die Menge an Schwergas
einzuführen, die den gewünschten Füllgrad bezogen auf das
Volumen des Innenraums der Isolierglasscheibe entspricht.
Irgendwelche Maßnahmen wie dieses Schwergas entsprechend do
siert werden kann, sind aber in der EP 0 276 647 A2 nicht ge
nannt.
Aus der DE 39 41 430 A1 ist eine Meß- und Dosiervorrichtung für
flüssige und gasförmige Medien bekannt, bei der die Bewegungen
eines Kolbens in einer Kolben-Zylinder-Einheit zum Dosieren
des Mediums herangezogen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an
zugeben, mit dem Schwergas beim Herstellen von mit Schwergas
gefüllten Isolierglasscheiben einfach und genau dosiert werden
kann, wobei es auch möglich sein soll, die jeweils abgemessene
Menge an Schwergas dem Volumen des Innenraumes der mit Schwer
gas zu füllenden Isolierglasscheibe anzupassen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den in Anspruch 1 ge
nannten Merkmalen gelöst.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2
bis 7.
Eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens beson
ders geeignete Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspru
ches 8 gekennzeichnet. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestal
tungen dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand
der Vorrichtungsunteransprüche 9 bis 19.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungs
gemäßen Vorrichtung wird die für jeweils einen Füllvorgang,
bzw. einen Zusammenbauvorgang einer Isolierglasscheibe, die
einen mit Schwergas gefüllten Innenraum besitzt, benötigte
Menge an Schwergas genau dosiert zugeführt. Alternativ kann
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine frei bestimm
bare, bekannte Teilmenge der für einen Füllvorgang bzw. einen
Zusammenbauvorgang benötigte Menge so oft wie für den gesamten
Vorgang erforderlich dosiert werden. Dabei können die Teilmen
gen auch unterschiedlich groß sein.
Weitere Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Ver
fahrens und einer zum Durchführen desselben bevorzugt geeigne
ten Vorrichtung der Erfindung ergeben sich aus der nachstehen
den Beschreibung an Hand der Zeichnungen.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisiert eine erste Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 teilweise ge
schnitten ein praktisches Ausführungsbeispiel eines Zylinders
mit in ihm verschiebbaren Kolben gemäß der Erfindung und
Fig.
3 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Vorrichtung besitzt einen
Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 verschiebbar ist. An diesem
Kolben 2 sind zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende und
gasdicht aus dem Zylinder 1 herausgeführte Stangen 3
befestigt, die dazu dienen, mit Hilfe von Meßeinrichtungen
(z. B. elektronischen Meßlinealen 4) die genaue Lage des Kol
bens 2, die für das Volumen der Räume 5, 6 charakteristisch
ist, zu erfassen. Es versteht sich, daß auch mit nur einer
Stange 3 und einem Meßlineal 4 das Auslangen gefunden werden
kann.
An den Enden der Stangen 3 (oder der einen Stange 3) sind
Weggeber 27 befestigt, die zusammen mit den elektronischen
Meßlinealen 4 die genaue Lage des Kolbens 2 im Zylinder 1 und
damit die Größe der Räume 5 und 6 erfassen.
In die beiden Räume 5 und 6 im Zylinder 1, die durch den Kol
ben 2 voneinander getrennt sind, führen Gaszuführleitungen 7,
8, über welche Schwergas, mit dem eine Isolierglasscheibe zu
füllen ist, von einer Schwergasquelle 11 zugeführt wird. In
den beiden Leitungen 7, 8 sind Absperrorgane 9, 10 vorgesehen.
Weiters ist jedem Raum 5, 6 eine Vorrichtung 12 zum Erfassen
des Druckes und eine Vorrichtung 13 zum Erfassen der Tempera
tur des in diesem Raum 5, 6 enthaltenen Schwergases zugeord
net.
Von den beiden Räumen 5, 6 führen Leitungen 14, 15, in denen
ebenfalls Absperrorgane 16, 17 vorgesehen sind, zu einer Leitung 18,
die zu einer Vorrichtung zum Füllen von Isolierglasscheiben mit
Schwergas oder zu einer Zusammenbaustation, in der mit Schwergas
gefüllte Isolierglasscheiben zusammengebaut werden können, führt.
Die eben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
In den Raum 5 wird bei geöffnetem Absperrorgan 10 und geschlossenen Absperrorganen 9, 16 und 17 aus der Gasquelle 11 Schwergas über die Leitung 8 zugeführt. Dabei erhöht sich der Druck des Schwergases in dem Raum 5 des Zylinders 1 und der Kolben 2 verschiebt sich unter Vergrößern des Raumes 5 und unter zunehmendem Verdichten des im anderen Raum 6 des Zylinders 1 enthaltenen Schwergases. Der im Raum 5 herrschende Druck und die Temperatur werden von den Meßgeräten gemessen und die Lage des Kolbens 2 durch das der Kolbenstange 3 zugeordnete Meßlineal 4 erfaßt.
In den Raum 5 wird bei geöffnetem Absperrorgan 10 und geschlossenen Absperrorganen 9, 16 und 17 aus der Gasquelle 11 Schwergas über die Leitung 8 zugeführt. Dabei erhöht sich der Druck des Schwergases in dem Raum 5 des Zylinders 1 und der Kolben 2 verschiebt sich unter Vergrößern des Raumes 5 und unter zunehmendem Verdichten des im anderen Raum 6 des Zylinders 1 enthaltenen Schwergases. Der im Raum 5 herrschende Druck und die Temperatur werden von den Meßgeräten gemessen und die Lage des Kolbens 2 durch das der Kolbenstange 3 zugeordnete Meßlineal 4 erfaßt.
Sobald die Größe des Raumes 5 und der in diesem herrschende Druck
sowie die Temperatur der vorgegebenen und für einen Füllvorgang
benötigten Menge (oder eines bekannten Teils dieser Menge) an
Schwergas entspricht, wird das Absperrorgan 10 geschlossen und das
Absperrorgan 17 geöffnet. Unter Verschieben des Kolbens 2 wird nun
das Schwergas aus dem Raum 5 heraus und über die Leitung 15 zur
Leitung 18 zur Füllstation oder Zusammenbaustation geführt, wo eine
Isolierglasscheibe mit Schwergas gefüllt oder eine mit Schwergas
gefüllte Isolierglasscheibe zusammengebaut wird.
Das Verschieben des Kolbens 2 zum Herausdrücken von Schwergas aus
dem Raum 5 kann dadurch erfolgen, daß in den anderen Raum 6 bei
jetzt geöffnetem Absperrorgan 9 Schwergas eingeleitet wird.
Es kann auch so gearbeitet werden, daß der Kolben 2 jeweils bis zu
einer seiner beiden Endlagen am Stirnende des Zylinders 1 verschoben
wird, bevor in den Raum 5 oder 6, der praktisch den ganzen Innenraum
des Zylinders einnimmt, Schwergas eingefüllt wird.
Statt der beschriebenen Vorrichtung mit dem verschiebbaren
Kolben 2, der den Innenraum des Zylinders 1 in zwei für das
Dosieren von Schwergas zur Verfügung stehende Räume 5, 6 un
terteilt, kann auch eine vereinfachte Ausführungsform mit nur
einem Raum von zur Dosierung bereitgestelltem, abgemessenem
Schwergas vorgesehen sein, bei der dem verschiebbaren Kolben 2
eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, um diesen nach been
detem Füllen des (einzigen) Raumes mit der jeweils gewünschten
Menge an Schwergas zum Herausdrücken des Schwergases aus dem
Raum zu verschieben.
Eine Ausführungsform mit einem verschiebbaren Kolben 2 und
zwei für das Dosieren von Schwergas verfügbaren Räumen 5, 6 im
Zylinder 1 hat aber den Vorteil, daß praktisch kontinuierlich
gearbeitet werden kann, da immer einer der beiden Räume 5, 6
und mit einer genau abgemessenen Menge an Schwergas gefüllt
ist und für einen Füllvorgang bzw. einen Zusammenbauvorgang
einer Isolierglasscheibe zur Verfügung steht.
Es ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise
Schwergasmengen aufgrund der erfaßten Werte für Temperatur und
Druck und das Volumen des Raumes genau dosiert werden können,
zumal die Menge ausschließlich von Temperatur/Druck und vom
Verschiebeweg (Lage) des Kolbens abhängt, da alle anderen das
Volumen an Schwergas bestimmenden Faktoren konstante Größen
(physikalische Konstanten des Schwergases und der Vorrichtung
sind.
Bei der in Fig. 2 gezeigten praktischen Ausführungsform (teil
weise geschnitten) ist ein Kolben 2 vorgesehen, der den Innen
raum eines Zylinders 1 in zwei Räume 5 und 6 unterteilt. Bei
der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Meßlineal 4 im
Inneren des Zylinders 1 aufgenommen und der Wegeber 27 ist am
Kolben 2 vorgesehen. Außerhalb des Zylinders 1 ist das Aus
wertegerät 21 für die Lagebestimmung des Kolbens 2 innerhalb
des Zylinders 1 angebaut. Die beiden Räume 5 und 6 werden über
Anschlüsse 19 bzw. 20 an die Schwergaszuführleitungen, die im
gezeigten Ausführungsbeispiel (sh. auch Fig. 3) auch gleich
zeitig die Schwergasabführleitungen sein können (die Leitungen
7 und 14, sowie die Leitungen 8 und 15 sind dann jeweils zu
einer einzigen Leitung zusammengefaßt) angeschlossen.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung kann,
wie im Schaltschema von Fig. 3 gezeigt ist, mit Schwergas
gefüllt bzw. Schwergas aus ihr einer Gasfüllstation oder einer
Zusammenbaustation zugeführt werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Absperr
organe 9, 10, 16, 17 zu einem Mehrwegeabsperrorgan 22 zusam
mengefaßt. In der in Fig. 3 gezeigten Stellung des Absperror
gans 22 wird das über die Leitung 23 von einer Schwergasquelle
11 zugeführte Schwergas über die Anschlüsse 1, 2 des Mehr
wegeabsperrorgans 22 in den Raum 6 des Zylinders 1 eingelei
tet, wobei sich der Kolben 2 zunehmend unter Verkleinerung des
Raumes 5 verschiebt. Daher wird Schwergas aus dem Raum 5 über
die Anschlüsse 4 und 5 des Mehrwegeabsperrorgans 22 der Lei
tung 18 zugeführt, wobei in der gezeigten Ausführungsform der
Temperaturfühler 13 und der Drucksensor 12 der Leitung 18
zugeordnet sind. Sobald auf Grund des Verschiebeweges des
Kolbens 2 unter der Wirkung des in den Raum 6 eingeführten
Schwergases und unter Berücksichtigung der vom Temperaturfühler
13 gemessenen Temperatur und des vom Drucksensor 12 erfaß
ten Druckes festgestellt worden ist, daß die benötigte Menge
an Schwergas (oder eine definierte Teilmenge) durch die Lei
tung 18 zu der nachgeschalteten Vorrichtung geströmt ist, wird
das Zuführen von Schwergas in den Raum 6 unterbrochen, das
Mehrwegeabsperrorgan 22 verstellt, so daß in einem nachfolgen
den Arbeitsschritt durch Zuführen von Schwergas in den Raum 5
und Verschieben des Kolbens 2 im Zylinder 1 unter Verkleine
rung des Raumes 6 aus diesem Schwergas wieder in der genau
dosierten Menge entnommen und einer nachgeschalteten Vorrich
tung zugeführt werden kann.
Die vorstehend für die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Ausfüh
rungsform beschriebene Arbeitsweise der Vorrichtung kann auch
bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform angewendet werden
und umgekehrt.
Zusammenfassend kann die Erfindung beispielsweise wie folgt
dargestellt werden:
Zum Dosieren von Schwergas, das zur Verwendung beim Füllen von Isolierglasscheiben mit Schwergas bzw. beim Zusammenbauen von mit Schwergas gefüllten Isolierglasscheiben bestimmt ist, wird in einen Raum 5 eines Zylinders 1, dessen Innenraum durch einen Kolben 2 in zwei Räume 5 und 6 unterteilt ist, Schwergas eingeleitet, wobei sich der Kolben 2 unter Verkleinerung des anderen Raumes 6 verschiebt, so daß aus diesem Schwergas ab strömt. Der Verschiebeweg des Kolbens 2 wird durch einen Weg geber 7 und ein elektronisches Meßlineal 4 erfaßt. Weiters wird die Temperatur und der Druck des aus dem Raum 6 über den Anschluß 20 abströmenden Schwergases erfaßt und das Verschie ben des Kolbens 2 abgebrochen, sobald die auf Grund des Ver schiebeweges und der Werte von Temperatur und Druck des ab strömenden Schwergases ermittelte Menge (Volumen) an Schwergas genau der benötigten Menge an Schwergas entspricht.
Zum Dosieren von Schwergas, das zur Verwendung beim Füllen von Isolierglasscheiben mit Schwergas bzw. beim Zusammenbauen von mit Schwergas gefüllten Isolierglasscheiben bestimmt ist, wird in einen Raum 5 eines Zylinders 1, dessen Innenraum durch einen Kolben 2 in zwei Räume 5 und 6 unterteilt ist, Schwergas eingeleitet, wobei sich der Kolben 2 unter Verkleinerung des anderen Raumes 6 verschiebt, so daß aus diesem Schwergas ab strömt. Der Verschiebeweg des Kolbens 2 wird durch einen Weg geber 7 und ein elektronisches Meßlineal 4 erfaßt. Weiters wird die Temperatur und der Druck des aus dem Raum 6 über den Anschluß 20 abströmenden Schwergases erfaßt und das Verschie ben des Kolbens 2 abgebrochen, sobald die auf Grund des Ver schiebeweges und der Werte von Temperatur und Druck des ab strömenden Schwergases ermittelte Menge (Volumen) an Schwergas genau der benötigten Menge an Schwergas entspricht.
Claims (19)
1. Verfahren zum Dosieren von Schwergas für das Füllen von Iso
lierglasscheiben in einer für einen einmaligen Füllvorgang
benötigten Menge, oder eines Teiles dieser Menge, dadurch ge
kennzeichnet, daß man das Schwergas in einen Raum einführt, der
vergrößer- und verkleinerbar ist, und diesen vergrößert, bis
die Größe dieses Raumes und die Temperatur sowie der Druck des
Schwergases Werte erreicht haben, die der vorgegebenen Menge an
Schwergas entspricht und daß man anschließend das Schwergas
einer Vorrichtung zum Füllen von Isolierglasscheiben oder einer
Vorrichtung zum Zusammenbau von mit Schwergas gefüllten
Isolierglasscheiben zuführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das
in dem Raum enthaltene Schwergas in definierter Menge durch
Verkleinern des Raumes einer Vorrichtung zum Füllen von
Isolierglasscheiben mit Schwergas oder einer Vorrichtung zum
Zusammenbau von mit Schwergas gefüllten Isolierglasscheiben
zuführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man den Raum durch Verschieben eines in dem Raum verschiebbaren
Kolbens unter der Wirkung des Druckes des eingefüllten zu do
sierenden Schwergases vergrößert und verkleinert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man Schwergas abwechselnd in einen von zwei von
einander durch einen verschiebbaren Kolben getrennten Räumen
eines Zylinders einleitet und dann herausdrückt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man
Schwergas aus einem der beiden Räume herausdrückt, indem man in
den anderen der beiden Räume Schwergas einführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn
kennzeichnet, daß man die Menge des aus dem
Raum herausgedrückten Schwergases durch Ermitteln des
Verschiebeweges des in ihm verschiebbaren Kolbens erfaßt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß man den Kolben so lange verschiebt, bis
die auf Grund des Verschiebeweges des Kolbens und des
Druckes sowie der Temperatur des Schwergases ermittelte
Menge an Schwergas der vorgegebenen Menge an Schwergas
entspricht.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, mit einem Zylinder (1), in dem ver
schiebbar ein Kolben (2) aufgenommen ist, wobei an den vom
Kolben (2) begrenzten Raum (5, 6) des Zylinders (1) eine
Leitung (7, 8) zum Zuführen von Schwergas und eine Leitung
(14, 15) zum Abziehen von Schwergas angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (12) zum
Messen des Druckes und eine Vorrichtung (13) zum Messen
der Temperatur des Gases und eine Einrichtung (4, 27) zum
Bestimmen der dem Volumen des Raums (5, 6) entsprechenden
Lage des verschiebbaren Kolbens (2) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zum Verschieben des Kolbens (2) zum Her
ausdrücken von Schwergas aus dem Raum (5, 6) vorgesehen
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß in dem Zylinder (1) zwei voneinander durch den
Kolben (2) getrennte Räume (5, 6) vorgesehen sind, und
daß an beide Räume (5, 6) Leitungen (7, 8) zum Zuführen
von Schwergas und Leitungen (14, 15) zum Abziehen von
Schwergas angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß an die Leitungen (14, 15) zum Abziehen
von Schwergas eine Leitung (18) zum Zuführen von Schwergas
zu einer Vorrichtung zum Füllen von Isolierglasscheiben
mit Schwergas oder zu einer Vorrichtung zum Zusammenbau
von mit Schwergas gefüllten Isolierglasscheiben ange
schlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitungen (7, 8) zum Zuführen von
Schwergas an eine Schwergasquelle (11) angeschlossen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß jedem der beiden Räume (5, 6) Vorrich
tungen (12, 13) zum Messen des Drucks und der Temperatur
des Schwergases zugeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Räume (5, 6) an unter
schiedliche Schwergasquellen (11) angeschlossen sind und
daß von den beiden Räumen (5, 6) getrennte Leitungen (14,
15) zu wenigstens einer nachgeschalteten Vorrichtung füh
ren.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß an jeden der beiden Räume (5, 6) eine
Leitung angeschlossen ist, die mit Hilfe eines Mehrwege
ventils (22) an eine Schwergasquelle oder an eine Leitung
(18) zum Abziehen von im Raum (5, 6) enthaltenem Schwergas
angeschlossen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung (13) zum Erfassen der Temperatur des
Schwergases und die Vorrichtung (12) zum Erfassen des
Druckes des Schwergases in der zu einer nachgeschalteten
Vorrichtungen führenden Leitung (18), in Strömungsrichtung
gesehen nach dem Mehrwegeventil (22), vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Kolben (2) wenigstens eine aus
dem Zylinder (1) herausgeführte Kolbenstange (3) ange
schlossen ist, die an ihrem außerhalb des Zylinders (1)
liegenden Ende einen Weggeber (27) trägt, dem ein Meßlineal
(4) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Zylinder (1) mit
einem Weggeber (27) ausgestattet ist, und daß im Zylinder
(1) ein den Kolben (2) durchgreifendes Meßlineal (4) vor
gesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Meßlineal (4) bezüglich des Zylinders (1) koaxial
ausgerichtet ist.
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