DE69228596T2 - Ausgabeverfahren von portionierten Flüssigkeitsmengen, insbesondere von viskosen Flüssigkeiten, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die dosierte Verteilung von Flüssigkeiten, insbesondere von viskosen Flüssigkeiten wie etwa Schmiermitteln.
• Es gibt auf dem Gebiet der Verteilung von Flüssigkeiten in offenen Mengen, z. B. von Kohlenwasserstoffen, zur Zeit keine Systeme, die dosierte, durch den Kunden oder Benutzer zuvor angezeigte Mengen mit ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit hinsichtlich des effektiv gelieferten Volumens abgeben, um die gesetzliche Bestimmung bezüglich der. Verteilungsvorrichtungen für den öffentlichen Gebrauch zu erfüllen.
• Diese Bestimmung verlangt tatsächlich, daß für die Vorrichtungen zum Verteilen dosierter Mengen die Spanne zwischen der geforderten Menge und der gelieferten Menge, die dem Käufer als Anhaltspunkt für den Preis dient, nicht über einem festen Prozentsatz von 5 Promille liegen darf, wobei die mit den bekannten Verteilungsvorrichtungen ermittelte Spanne zumeist über dieser festgelegten Schwelle liegt und für zuvor angezeigte gleiche Mengen innerhalb eines großen Bereichs schwankt.
• Durch das Dokument US-A-4 442 953 ist eine Vorrichtung zum Verteilen dosierter Mengen einer Flüssigkeit, insbesondere eines Kohlenwasserstoffs, bekannt, die eine motorbetriebene Pumpe, ein Durchflußmeßgerät, das nach der Pumpe eingebaut ist und elektrische Impulse liefert, deren Anzahl zur Flüssigkeitsmenge, die das Durchflußmeßgerät passiert hat, proportional ist, und eine elektronische Steuerschaltung, die mit dem Motor und dem Durchflußmeßgerät verbunden ist und zur Steuerung der Abgabe einer zuvor durch den Benutzer angezeigten dosierten Menge dient, enthält.
• Diese Vorrichtung funktioniert nach dem folgenden Prinzip: Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung wird eine Kurve der gelieferten Mehrmenge der Flüssigkeit als Funktion des durch das Durchflußmeßgerät angezeigten Durchsatzes erstellt. Diese Kurve wird als Bezug für die Kompensation der Trägheit der Pumpe genommen und in der elektronischen Steuerschaltung gespeichert.
• Anschließend zählt die elektronische Schaltung bei jeder durch den Benutzer der Vorrichtung angezeigten Menge die durch das Durchflußmeßgerät gelieferte Anzahl von Impulsen, wobei der Motor der Pumpe angehalten wird, wenn der Zählwert einen Wert erreicht, der gleich der Impulsanzahl ist, die der zuvor angezeigten Menge entspricht, vermindert um eine Impulsanzahl, die nach der gespeicherten Bezugskurve dem durch das Durchflußmeßgerät gemessenen wirklichen Durchsatz entspricht.
• Dieses Prinzip garantiert jedoch keine Genauigkeit der dosierten Mengen, da die Bezugskurve nur unter den Bedingungen ihrer Erstellung gültig ist, die aufgrund von Temperaturschwankungen der Flüssigkeit, die eine Änderung der Viskosität, Geschwindigkeitsänderungen des Motors zum Antrieb der Pumpe und vor allem Änderungen der Druckhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter hervorrufen, nicht unbedingt denen künftiger Lieferungen der Flüssigkeit entsprechen.
• Diese Vorrichtung, die folglich nicht unter allen Bedingungen die obenerwähnten Auflagen der gesetzlichen Bestimmung erfüllt, ist zum Verteilen dosierter Mengen von viskosen Flüssigkeiten und vor allem von Schmiermitteln, aufgrund deren Viskosität, die, von der Temperatur abhängig, viel größere Änderungen des Durchsatzes als die nicht oder gering viskose Flüssigkeiten wie etwa die Kohlenwasserstoffe mit sich bringt, eher ungeeignet.
• Ferner ist durch das Dokument WO-A-8 604 572 ein Flüssigkeitsdosierungssystem bekannt, das zum Verteilen kleiner Flüssigkeitsvolumen auf zuverlässige und preiswerte Weise bestimmt ist.
• Genauer bestimmt dieses System, das zum Abstimmen der Flüssigkeitsmenge eines photographischen Entwicklerbades vorgesehen ist, bei jeder Abgabe die Differenz zwischen der gemessenen Menge und der effektiv abgegebenen Menge und korrigiert als Konsequenz die nachfolgende Abgabe.
• Ein solcher Prozeß kann keinesfalls die Genauigkeit der abgegebenen Menge garantieren, da diese nicht nochmals abgestimmt wird, was auch ferner nicht möglich ist, da die festgestellte Differenz schlicht in die nachfolgenden Abgabe einbezogen wird.
• Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf, ein Verfahren vorzuschlagen zum Verteilen dosierter Mengen von Flüssigkeiten und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, von viskosen Flüssigkeiten wie etwa Schmiermitteln, das die Ungenauigkeit der bekannten Verteilungsvorrichtungen beseitigt und die Schwankungen des effektiv abgegebenen Werts einer gleichen vorgegebenen Menge auf einen Bereich beschränkt, der wesentlich kleiner ist und unter allen Umständen unter der Spanne liegt, die durch die Bestimmung toleriert wird.
• Deshalb hat die Erfindung ein Verfahren zum Gegenstand zum Verteilen dosierter Mengen insbesondere viskoser Flüssigkeiten mit Hilfe einer Anordnung, die ein Röhrensystem umfaßt, das einen die zu verteilende Flüssigkeit enthaltenden Behälter mit einem Verteilungselement mit Rückschlagventil ver bindet und in das eine Pumpengruppe sowie ein mit elektrischen Impulsen arbeitendes Volumenmeßgerät eingefügt sind, wobei in dem Verfahren die gewünschte Menge im voraus angezeigt wird, die der gewünschten Menge entsprechende Anzahl von Impulsen bestimmt wird, die Verteilung der Flüssigkeit begonnen und dann beendet wird, wenn die Differenz zwischen der bestimmten Impulsanzahl und der vom Meßgerät gelieferten Anzahl von Impulsen einen vorher in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Anordnung bestimmten Wert erreicht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verschiebung der Flüssigkeit in dem Röhrensystem mit konstantem Durchsatz bei geringem Druck und mit laminarer Strömung erfolgt und daß der vorher bestimmte Wert für eine Anordnung und eine bestimmte zu verteilende Flüssigkeit eine Konstante ist.
• Die Erfindung hat außerdem eine Anordnung zum Gegenstand, wie sie in Anspruch 5 beansprucht ist.
• Das Bestimmen des im voraus bestimmten Werts in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Verteilungsanordnung besteht darin, unter den Bedingungen einer Verschiebung der Flüssigkeit bei konstantem Durchsatz, mit geringem Druck und in laminarem Zustand, die zwischen der effektiv gelieferten Menge und der durch das Meßgerät der Anordnung erfaßten Menge bestehenden Volumendifferenz zu messen und als Wert eine Impulsanzahl dieses Meßgeräts zu nehmen, der einem Volumen entspricht, das gleich dieser Volumendifferenz oder ungefähr gleich dieser ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung einer Anordnung zum Verteilen von Flüssigkeiten, die das Verfahren der Erfindung umsetzt, hervor, wobei diese Beschreibung nur beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, in der die einzige Figur ein Funktionsschema einer Anordnung zur Lieferung dosierter Mengen von Schmieröl ist.
• In dieser Figur ist unter 1 ein Ölbehälter skizziert, unter 2 eine z. B. auf 0,5 bar geeichte Zapfpistole mit Rückschlagventil, die mit dem Behälter 1 über ein flexibles Röhrensystem 3 verbunden ist, in die Mittel zur Zirkulation der Flüssigkeit eingebaut sind, die aus einer Pumpengruppe 4 mit oder ohne Drehzahlvariator, einem Elektroventil 5 und einem mit Impulsen arbeitenden Volumenmeßgerät 6, das unmittelbar nach dem Elektroventil 5 angeordnet ist, bestehen.
• Gemäß der Erfindung enthält die Gruppe. 4 eine Verdrängerpumpe mit konstantem Durchsatz wie etwa eine Zahnradpumpe, die in der Weise zum Behälter 1 eingebaut ist, daß sie stets ansaugt. Ferner besitzt das Röhrensystem 3, ebenfalls erfindungsgemäß, einen großen Durchmesser, insbesondere einen Durchmesser, der dem Ausgangsdurchmesser der Zahnradpumpe entspricht oder gleich dem Zweifachen oder Dreifachen dieses Durchmessers ist, so daß im Röhrensystem eine Strömung der Flüssigkeit bei geringem Druck und in laminarem Zustand erzielt wird, wodurch ein konstanter Durchsatz ohne Massenträgheit garantiert ist.
• Die Effizienz des System ist derart, daß der Abstand zwischen der Pumpe und dem Abgabepunkt theoretisch unbegrenzt ist und praktisch nur das Trägheitsmoment eine getreue Abgabe verhindert. Versuche haben gezeigt, daß bei einem Durchsatz von 8 bis 15 Liter pro Minute und einer Viskosität von 3000 Millipascal pro Sekunde in 100 Meter Entfernung von der Pumpe sich nicht die geringste Ungenauigkeit ergibt.
• Die Anordnung 1 bis 6 unterscheidet sich somit von den Anordnungen zum Verteilen von Kohlenwasserstoffen oder nicht oder gering viskosen Flüssigkeiten, die Radialschieberpumpen oder Turbinenpumpen enthalten, die keine Konstanz des Durch satzes garantieren, wenn die Viskosität des Produkts schwankt. Die Anordnung 1 bis 6 unterscheidet sich außerdem von bekannten Anordnungen zur Abgabe von Öl, die pneumatische Pumpen oder Radialschieberpumpen verwenden, deren Durchsatz, abhängig von der Viskosität des zu verteilenden Öls, mehr oder weniger schwankt, wodurch keine Garantie mehr für die Genauigkeit der gelieferten Menge gegeben ist.
• Unter 7 ist eine elektronische Verarbeitungseinheit skizziert, die mit der Pumpengruppe 4, dem Elektroventil 5, dem Meßgerät 6, einer Einheit 8 zum Aufwärtszählen/Abwärtszählen, einem Drucker 9 und einer Dialogführungs- und Anzeigekonsole 10, die eine Tastatur, einen Bildschirm zur Anzeige und gegebenenfalls ein Modul 11 zum Einführen einer Magnetkarte oder dergleichen enthält; verbunden ist.
• Das Elektroventil 5, das sich vor dem Meßgerät 6 befindet, öffnet nur nach Entgegennahme einer Anforderung zur Abgabe. Das Meßgerät 6 ist ein elektronischer Zähler, der bei jedem Durchgang einer bestimmten Menge einer Flüssigkeit durch das Meßgerät einen elektrischen Impuls abgibt, z. B. einen Impuls (als Doppelkette) pro Durchgang von 10 Milliliter der Flüssigkeit.
• Die Erfindung ist hier anhand einer Anwendung für das Verteilen dosierter Mengen von Schmieröl für Kraftfahrzeuge beschrieben, da die Anforderung dieses Produkt im allgemeinen durch eine im voraus bestimmte Menge ausgedrückt wird. Dieses Problem stellt sich nicht beim Einfüllen von Kraftfahrzeugtreibstoffen, bei dem der Autofahrer keine genaue Menge eines Treibstoffs verlangt oder nur eine Menge verlangt, die einer bestimmten Geldsumme entspricht. Der Autofahrer kann selbstverständlich das Einfüllen beenden, wenn der Zähler volumenmäßig, nicht geldmäßig, den Wert erreicht, den dieser wünscht, wobei die effektiv abgegebene Menge wohl der angezeigten Menge innerhalb der durch die Bestimmung (5 Promille) auferlegten Spanne entspricht, jedoch das Beenden des Einfüllens bei der gewünschten Ziffer rein zufällig ist, da hierfür eine Geschicklichkeit und Übung gefordert wird, die die Wenigsten besitzen.
• Dieses System zum Verteilen von Treibstoff ist tatsächlich ungeeignet für die Abgabe einer im voraus angezeigten Menge, d. h. zum Beenden des Verteilens, wenn die Zählvorrichtung die im voraus angezeigte Menge erreicht hat, so daß effektiv die entsprechende Menge in den durch die Bestimmung gesetzten Grenzen geliefert wird.
• Tatsächlich wird bestätigt, daß, wenn der Zähler der Anordnung einen bestimmten Wert, z. B. 10 Liter, anzeigt, die durch die Zapfpistole effektiv gelieferte Menge, nicht 10 Liter sondern einem etwas höheren Wert entspricht. Dies rührt von der unvermeidbaren Verzögerung oder Verspätung her, die zwischen dem Erfassen der Flüssigkeitsmenge, die in die Zählkammer des Zählers befördert wird, und dem effektiven Schließen des Elektroventils und des Klappenventils der Zapfpistole eintritt. Diese Verzögerung oder Verspätung ist bei jeder Anordnung spezifisch und hängt von den technischen und konstruktiven Eigenschaften der Bestandteile der Anordnung ab.
• Es ist anzumerken, daß sich diese Verzögerung bei derselben Anordnung von einer Verwendung zur anderen sowie eventuell in Abhängigkeit von anderen, nicht mit der Anordnung zusammenhängenden Parametern wie etwa der Beschaffenheit und der Viskosität des verteilten flüssigen Produkts sowie den klimatischen Bedingungen (Temperatur, Druck) ändern kann.
• Das Verfahren der Erfindung besteht aus einer vorbereitenden Phase der Präzisionsmessung der zwischen der durch die Verteilungspistole 2 abgegebenen Menge und der entsprechenden, durch das Meßgerät 6 angezeigten Menge bestehenden Volumendifferenz, wobei die Flüssigkeit in dem Röhrensystem 3 mit konstantem Durchsatz, geringem Druck und in laminarem Zustand zirkuliert.
• Es ist anzumerken, daß bei dem gleichen Flüssigkeitstyp unter den gleichen Temperatur- und Druckbedingungen die Abweichung des Volumens von der durch die Pistole 2 gelieferten Menge unabhängig, ist.
• Aus der Kenntnis des Werts dieser Abweichung und der von dem Meßgerät 6 pro Volumeneinheit gelieferten Anzahl von Impulsen wird die Anzahl der Impulse abgeleitet, die für die entsprechende Lieferung, volumenmäßig und vorzugsweise so genau wie möglich, zu dem durch den Benutzer angegebenen Volumen hinzugezählt werden muß. Die obenerwähnte Impulsanzahl wird in Analogie zum Eichvorgang eines Systems zur Messung von Gewichten Eichimpulsanzahl genannt.
• Der Benutzer gibt auf der Anzeigevorrichtung, die Bestandteil der Konsole 10 ist, die gewünschte Ölmenge an. Die elektronische Verarbeitungseinheit 7 lädt dann den Aufwärts/Abwärts-Zähler 8 mit einer Impulsanzahl, die dem angezeigten Volumen entspricht.
• Mit der Bestätigung durch den Benutzer setzt die elektronische Verarbeitungseinheit 7 die Pumpengruppe 4, das Elektroventil 5 und das Meßgerät 6 in Betrieb, worauf durch die Pistole 2 Öl unter den gleichen Bedingungen, wie sie oben genannt sind, d. h. mit konstantem Durchsatz, geringem Druck und in laminarem Zustand, geliefert wird.
• Der Lieferung entsprechend schickt das Meßgerät 6 Impulse, die als Abwärtszählimpulse bezeichnet werden, über die elektronische Verarbeitungseinheit 7 zum Aufwärts/Abwärts- Zähler 8. Wenn der kleiner werdende Abwärtszählwert die zuvor in den Speicher der elektronischen Verarbeitungsein heit 7 geladene Eichimpulsanzahl erreicht, gibt diese den Befehl zum Schließen des Elektroventils 5 aus. Die Aufwärts/Abwärts-Zähleinheit 8 wird anschließend auf null zurückgesetzt.
• Es ist anzumerken, daß das Ergebnis das gleiche ist, wenn die dem angezeigten Volumen entsprechende Impulsanzahl vor der Eingabe in die Einheit 8 durch die elektronische Verarbeitungseinheit 7 um die Eichimpulsanzahl verkleinert wird und wenn das Elektroventil 5 mit dem Zurücksetzen der Einheit 8 auf null geschlossen wird. Es reicht hierfür aus, die elektronische Verarbeitungseinheit 7 entsprechend zu programmieren.
• Die Eichimpulsanzahl wird so bestimmt, daß eventuelle Änderungen der Spanne zwischen der gelieferten Menge und der im voraus angezeigten Menge vorzugsweise so nahe wie möglich bei null, jedoch in jedem Fall unter einer durch die Bestimmung festgeschriebenen Schwelle liegen.
• Mit dem Ziel, einen konstanten Durchsatz der Flüssigkeit im Röhrensystem 3 zu garantieren, enthält die Pumpengruppe 4 einen geschwindigkeitsgeregelten Motor.
• Das Modul 11 ermöglicht, falls erforderlich, den Zugriff auf das System über eine Magnetkarte oder dergleichen.
• Die elektronische Verarbeitungseinheit 7 mit ihren Zusätzen 8 und 11 kann mehrere Schaltungen zum Verteilen verschiedener Produkte, die in mehreren Posten vorhanden sind, unter der Voraussetzung, daß jeder eine Elektroventil-5-Meßgerät-6-Kombination wie oben enthält, parallel regeln und steuern.
• Der Drucker 9 ermöglicht das Schreiben von Lieferbelegen oder Rechnungen, die die Wahl des Produkts, den Verweis auf den Vorgang, die gelieferte Menge, gegebenenfalls den zu bezahlenden Preis und die Identifikation der Bedienungsperson, falls ein Modul 11 für Magnetkarten verwendet wird, angeben.
• Ein Zusatzdrucker 9' ist zweckmäßigerweise für das Schreiben von Journalen mit den Vorgängen, der Verwaltung der Produkte usw. vorgesehen.
• Das Verfahren der Erfindung ermöglicht somit das Liefern vorgegebener Mengen einer Flüssigkeit unterschiedlicher Dichte und Viskosität mit einer garantierten Genauigkeit, die in der geforderten Genauigkeit dem theoretischen Null- Fehler nahe kommt und in jedem Fall unter der durch die aktuelle Bestimmung auferlegten Genauigkeit, d. h. einem maximalen Fehler von 5 Promille gemäß der "Organisation Internationale de Métrologie Légale", liegt.
• Schließlich ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die dargestellte und obenbeschriebene Ausführung beschränkt, sondern deckt im Gegenteil alle Varianten ab, insbesondere diejenigen, die den Aufbau der Anordnung zum Verteilen, die Beschaffenheit und den Aufbau der Mittel zum Befehlen und Stoppen der Abgabe und den Aufbau des Volumenmeßgeräts, sofern dieser elektrische Impulse liefert, deren Anzahl dem gemessenen Volumen proportional ist, betreffen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Verteilen dosierter Mengen insbesondere viskoser Flüssigkeiten mit Hilfe einer Anordnung, die ein Röhrensystem (3) umfaßt, das einen die zu verteilende Flüssigkeit enthaltenden Behälter (1) mit einem Verteilungselement (2) mit Rückschlagventil verbindet und in das eine Pumpengruppe (4) sowie ein mit elektrischen Impulsen arbeitendes Volumenmeßgerät (6) eingefügt sind, wobei in dem Verfahren die gewünschte Menge im voraus angezeigt wird, die der gewünschten Menge entsprechende Anzahl von Impulsen bestimmt wird, die Verteilung der Flüssigkeit begonnen und dann beendet wird, wenn die Differenz zwischen der bestimmten Impulsanzahl und der vom Meßgerät (6) gelieferten Anzahl von Impulsen einen vorher in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Anordnung bestimmten Wert erreicht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verschiebung der Flüssigkeit in dem Röhrensystem (3) mit konstantem Durchsatz bei niedrigem Druck und mit laminarer Strömung erfolgt und daß der vorher bestimmte Wert für eine Anordnung und eine bestimmte zu verteilende Flüssigkeit eine Konstante ist.

2. Verteilungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Impulsen, die der gewünschten Menge entspricht, in eine Aufwärts/Abwärts- Zähleinheit (8) geladen wird, die Impulse des Zählers (6) zur Abwärtszählung in die Einheit (8) geschickt werden und die Verteilung angehalten wird, wenn der abwärtszuzählende Rest der elektrischen Impulse den vorgegebenen Wert erreicht.

3. Verteilungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Anzahl von Impulsen, die der gewünschten Menge entspricht, in eine Aufwärts/Abwärts- Zähleinheit (8) geladen wird, von der Anzahl von Impulsen ein dem vorgegebenen Wert entsprechender Wert abgezogen wird, die Impulse des Zählers (6) zur Abwärtszählung in die Einheit (8) geschickt werden und die Verteilung angehalten wird, wenn die Aufwärts/Abwärts-Zähleinheit bei null angelangt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhergehende Bestimmung des bestimmten Werts in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Verteilungsanordnung darin besteht, die Volumendifferenz zwischen der effektiv gelieferten Menge und der vom Zähler (6) der Anordnung erfaßten Menge zu messen, wobei die Flüssigkeit unter denselben Durchsatz-, Druck- und Laminarströmungsbedingungen wie jene künftiger Verteilungsvorgänge zirkuliert, und für den Wert eine Impulsanzahl des Zählers zu nehmen, die einem Volumen entspricht, die gleich der Volumendifferenz ist oder in deren Nähe liegt.

5. Anordnung zur Verteilung dosierter Mengen insbesondere viskoser Flüssigkeiten wie etwa Schmiermitteln zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit:

- einem Behälter (1) für zu verteilende Flüssigkeit;

- einem Verteilungselement (2) mit Rückschlagventil;

- einem Röhrensystem (3) zur Verbindung des Behälters (1) mit dem Verteilungselement (2), wobei in das Röhrensystem eine Pumpengruppe (4), ein Elektroventil (5) und ein mit elektrischen Impulsen arbeitendes Volumenmeßgerät (6) eingefügt sind, wobei das Röhrensystem (3), die Pumpengruppe (4), das Elektroventil (5) und das Volumenmeßgerät (6) in der Weise bestimmt sind, daß die Verschiebung der Flüssigkeit im Röhrensystem (3) einen konstanten Durchsatz, einen geringen Druck und eine laminare Strömung aufweist,

- einer elektronischen Verarbeitungseinheit (7), die mit dem Elektroventil (5), dem Meßgerät (6) und der Pumpengruppe (4) verbunden ist,

- einer Einheit (8) zum Aufwärtszählen/Abwärtszählen elektrischer Impulse, die mit der elektronischen Verarbeitungseinheit (7) verbunden ist, und

- einer Dialogführungs- und Anzeigekonsole (10), die mit der elektronischen Verarbeitungseinheit verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpengruppe (4) eine Zahnradpumpe enthält, die mit einer eingestellten Geschwindigkeit angetrieben wird, und das Röhrensystem (3) einen Durchmesser aufweist, der wenigstens gleich demjenigen des Ausgangs der Zahnradpumpe ist.