DE102005010847A1

DE102005010847A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer austretenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102005010847A1
Application number: DE102005010847A
Authority: DE
Inventors: Roland DÖRRMANN; Eric Folz
Original assignee: REA Elektronik GmbH
Current assignee: REA Elektronik GmbH
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: WO2006094742A1; EP1856508A1; DE102005010847B4; US20090000391A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit wird ein Messsignal so ausgerichtet, dass es von der austretenden Flüssigkeit durchquert und anschließend von einem Empfänger (5) empfangen und ausgewertet wird. Eine vorgebbare Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals wird als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet. Zwei Messsignale sind im Abstand zueinander so ausgerichtet, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert und anschließend von jeweils einem zugeordneten Empfänger (5) empfangen werden. Bei Annahme einer vorgebbaren Geometrie oder Geschwindigkeit der austretenden Flüssigkeit wird das Volumen der austretenden Flüssigkeit bestimmt. Eine Messvorrichtung für aus einer Austrittsöffnung austretende Flüssigkeiten weist mindestens einen ein Messsignal aussendenden Sender (4) und einen dieses Messsignal empfangenden Empfänger (5) auf. Als Messsignal wird ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl (11) verwendet. Das Messsignal wird durch optische Komponenten, wie beispielsweise Linsen (8), Umlenkprismen (6, 7) oder Schlitzblenden (9), ausgerichtet und fokussiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit. Dabei ist es unerheblich, ob die Flüssigkeit eine geringe oder hohe Viskosität aufweist oder ob die Flüssigkeit in Form einzelner, voneinander getrennter Tropfen oder als kontinuierlicher Strahl austritt.
Beispielsweise auf dem Gebiet der Herstellung von elektronischen Schaltungen und Komponenten ist es mittlerweile üblich geworden, kleine und kleinste Mengen flüssiger oder pasteuser Materialien aus steuerbaren Düsen auszutragen. So können elektronische Schaltungen automatisiert mit den einzelnen elektronischen Bauteilen bestückt und diese anschließend auf der zugeordneten Leiterplatte befestigt und verlötet werden. Das hierfür erforderliche Lötflussmittel tritt aus einer kleinen Düse aus, die relativ zur Oberfläche der Leiterplatte beweglich ist und so gesteuert werden kann, dass ein punktgenauer Auftrag des Lötflussmittels erreicht werden kann.
Tritt aus welchen Gründen auch immer nicht oder nicht genug Lötflussmittel aus der Düse aus, so wird die betreffende Lötstelle nicht zuverlässig hergestellt, so dass die entsprechende elektronische Komponente entweder gar nicht oder nur mangelhaft funktioniert. Mit zunehmender Anzahl an Lötstellen sowie einer zunehmenden Komplexität der betreffenden elektronischen Komponente wird eine manuelle oder aber auch automatisierte Überprüfung der fertig hergestellten elektronischen Komponente vor deren Auslieferung immer aufwendiger und kostenintensiver. Gerade bei elektronischen Komponenten, die entweder in teueren oder in sicherheitsrelevanten Geräten Anwendung finden, ist es oftmals erforderlich, dass die darin enthaltenen elektronischen Komponenten fehlerfrei sind und zuverlässig bzw. mit geringer Ausschussrate herstellbar sind.
Darüber hinaus ist eine große Anzahl von Anwendungen in der Praxis bekannt, bei welchen flüssige, bzw. pastöse Materialien über eine Düse ausgetragen werden können. Derartige Materialien sind beispielsweise Farben, Klebstoffe, Lösemittel oder Reinigungsmittel, die über Düsen appliziert und oftmals automatisiert verarbeitet werden. Ebenso ist eine präzise Mengenkontrolle von aus Düsen austretenden fluiden Stoffen beispielsweise in der chemischen, bzw. nahrungsmittelverarbeitenden Industrie wünschenswert oder zwingend erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, dass ein Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit so ausgestaltet wird, dass die austretende Flüssigkeit und gegebenenfalls weitere Eigenschaften der austretenden Flüssigkeit zuverlässig gemessen und ausgewertet werden können. Das Verfahren soll gegebenenfalls eine kontinuierliche Überwachung von der aus der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit ermöglichen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Messsignal so ausgesendet und ausgerichtet wird, dass es von der austretenden Flüssigkeit durchquert und anschließend von einem Empfänger empfangen und ausgewertet wird. Als Messsignal kann vorteilhafterweise ein Lichtstrahl bzw. ein Laserstrahl verwendet werden. Ein Lichtstrahl kann durch geeignete optische Komponenten so geführt werden, dass der Lichtstrahl unmittelbar vor der Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit quer dazu verläuft. Mit Laserdioden bzw. Fotodioden stehen miniaturisierbare Sender bzw. Empfänger eines Messsignals zur Verfügung, die bei geringem Raumbedarf eine hochpräzise Messung ermöglichen. Ebenfalls zur Erzeugung eines Messsignals geeignet sind Leuchtdioden oder andere Lichtquellen, die eine ausreichende Lichtintensität in einem nachweisbaren Wellenlängenbereich erzeugen können.

An Stelle von Licht kann beispielsweise auch auf Schall als geeignetes Messsignal zurückgegriffen werden. Geeignete, gegebenenfalls hochfrequente Schallquellen und Schallempfänger sind handelsüblich und kostengünstig erhältlich und können in Abhängigkeit von gegebenen Anforderungen vorteilhaft eingesetzt werden. Darüber hinaus ist jedes Messsignal geeignet, welches sich über eine ausreichende Entfernung ohne elektrische Komponenten übermitteln und nachweisen lässt.

Durchquert die austretende Flüssigkeit den Lichtstrahl eines sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichs, so wird der Lichtstrahl zumindest teilweise abgeschattet oder abgelenkt oder in seiner Intensität abgeschwächt und nur ein gegenüber dem ungestörten Lichtstrahl verminderter Anteil mit dem Empfänger empfangen. Die Verringerung des empfangenen Lichtstrahls kann als Nachweis und als Messsignal für den Austritt der Flüssigkeit ausgewertet werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine vorgebbare Verminderung des in dem Empfänger empfangenen Messsignals als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird. Es ist dabei nicht erforderlich, dass das Messsignal durch die austretende und das Messsignal durchquerende Flüssigkeit vollständig abgeschattet wird. Zweckmäßigerweise kann ein Schwellenwert für eine mindestens erforderliche Verminderung des empfangenen Messsignals vorgegeben werden, die als Durchtritt der Flüssigkeit durch das Messsignal, beispielsweise einen Lichtstrahl, gewertet wird, um Fehlmessungen auszuschließen. Es ist ebenso denkbar, in Abhängigkeit von der gemessenen Verminderung des empfangenen Messsignals ein selbstregelndes System einzurichten und den Flüssigkeitsaustritt zu überwachen oder zu beeinflussen.

Tritt die Flüssigkeit üblicherweise in Form einzelner Tropfen aus der Öffnung aus, so lässt sich mit diesem Verfahren auf einfache Weise die Anzahl der austretenden Tropfen ermitteln. Ist das Volumen einzelner Tröpfchen bekannt, lässt sich das in Tröpfchenform austretende Gesamtvolumen mehrerer einzelner Tropfen durch deren Abzählen näherungsweise ermitteln. Durch Messung der Anfangszeit und der Endzeit des Flüssigkeitsaustritts ist es bei einer bekannten Tropfenform möglich, deren Austrittsgeschwindigkeit zu bestimmen. Es ist ebenfalls möglich, bei einer als bekannt vorausgesetzten Austrittsgeschwindigkeit eines kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahls aus der Öffnung durch die Messung einer Anfangszeit und einer Endzeit des Flüssigkeitsaustritts das austretende Flüssigkeitsvolumen zu bestimmen. Es wird mit dem beschriebenen Verfahren demnach in einfacher Weise eine Überwachung der austretenden Flüssigkeit sowie die Ermittlung von einigen Kenngrößen ermöglicht.

Wird ein solches erfindungsgemäßes Verfahren im Zusammenhang mit einem automatisierten Auftrag von Lötflussmittel zur Befestigung und Verbindung elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte verwendet, so kann für jede einzelne Lötverbindung die dafür verwendete Menge an Lötflussmittel überwacht werden. Es ist ohne weiteres möglich, durch eine geeignete Auswertung auch eine Steuerung bzw. Regelung des aus einer Düse austretenden Lötflussmittels bei der Herstellung elektronischer Komponenten zu bewirken. Auf diese Weise kann bereits während des Herstellungsvorgangs eine zuverlässige Überwachung der einzelnen Lötverbindungen erfolgen. Der Aufwand für eine im Anschluss an die Fertigung durchgeführte manuelle oder automatisierte Funktionskontrolle der fertigen elektronischen Komponente kann dadurch erheblich reduziert werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwei Messsignale im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert und anschließend von jeweils einem zugeordneten Empfänger empfangen werden. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt bzw. dem Austritt der Flüssigkeit relativ zu den beiden Messsignalen kann bei nicht kontinuierlichem Flüssigkeitsaustritt dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit der aus der Öffnung austretenden Flüssigkeit zu messen und zu kontrollieren.

Dabei kann eine Ausrichtung der im Abstand zueinander angeordneten Messsignale in zwei verschiedenen Richtungen relativ zueinander sowohl hinsichtlich einer konstruktiven Gestaltungsmöglichkeit als auch bei der Auswertung der Messsignale vorteilhaft sein. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der Messsignale zueinander kann eine unerwünschte Beeinflussung beispielsweise durch Übersprechen der beiden Messsignale vermieden werden.

Vorteilhafterweise ist bei Annahme einer vorgebbaren Geometrie der austretenden Flüssigkeit das Volumen der austretenden Flüssigkeit auf diese Weise bestimmbar. Die Bestimmung des Volumens der austretenden Flüssigkeit lässt sich bei einer gekreuzten und beabstandeten Anordnung der beiden Messsignale dadurch verbessern, dass eine näherungsweise Beschreibung für die Form der austretenden Flüssigkeit angenommen wird und dessen Volumen durch die Auswertung der relativen Verminderung der jeweils empfangenen Messsignale und eine vorausgehende Bestimmung der Flugzeit des Tropfens erfolgt. Die Tropfen- bzw. Strahlform der austretenden Flüssigkeit ist jedoch bei bekannten Druckverhältnissen und einer geeigneten Ausgestaltung der Austrittsdüse oftmals mit einfachen Mitteln zuverlässig vorgebbar. Dabei kann die Geschwindigkeit der austretenden Flüssigkeit ebenfalls zuverlässiger berechnet werden.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander in zwei verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass die Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden und jedes Messsignal von einem Empfänger empfangen wird, wobei zunächst eine getrennte Auswertung der einzelnen Messsignale und anschließend eine Bestimmung einer Flugbahn für die austretende Flüssigkeit erfolgt. Auf diese Weise lassen sich nicht nur der Austritt einzelner Tropfen oder eines Flüssigkeitsstrahls bzw. das austretende Volumen der Flüssigkeit nachweisen und bestimmen, sondern es ist auch eine Abschätzung der Flugbahn der austretenden Flüssigkeit möglich.

Damit kann beispielsweise ohne weitere optische Prüfung der automatisierte Auftrag von Lötflussmittel nicht nur hinsichtlich einer mindestens erforderlichen Menge an Lötflussmittel, sondern auch im Hinblick auf den Auftragungsort des Lötflussmittels kontrolliert und überwacht werden. Die häufigsten Ursachen einer fehlerhaften Lötstellenverbindung, nämlich entweder fehlendes bzw. zu wenig aufgetragenes Lötflussmittel oder aber am falschen Ort aufgetragenes Lötflussmittel können auf diese Weise zuverlässig erfasst und gegebenenfalls vermieden, beziehungsweise korrigiert werden.

Insbesondere bei komplexen elektronischen Komponenten ist es zweckmäßig und vorteilhaft, wenn durch die Verwendung des beschriebenen Verfahrens der Herstellungsvorgang nicht nur überwacht, sondern auch gesteuert bzw. geregelt werden kann. Die dadurch bewirkte Vermeidung fehlerhaft hergestellter elektronischer Komponenten bzw. der reduzierte Aufwand und die höhere Zuverlässigkeit einer nachträglich durchgeführten Funktionsprüfung sind regelmäßig mit Kosteneinsparungen verbunden, welche den Aufwand für die Anwendung des Messverfahrens bei weitem übersteigen.

Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung für aus einer Austrittsöffnung austretende Flüssigkeiten zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Messvorrichtung einen ein Messsignal aussendenden Sender und einen dieses Messsignal empfangenden Empfänger aufweist, die so zueinander angeordnet sind, dass die austretende Flüssigkeit das Messsignal durchquert und dadurch eine Änderung des im Empfänger empfangenen Messsignals bewirkt, welche in einer Auswerteeinheit auswertbar ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Messsignal ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl ist, wobei das Messsignal durch optische Komponenten wie beispielsweise Linsen, Spiegel, Umlenkprismen oder Blenden ausgerichtet und fokussiert werden kann.

Sender und Empfänger können beispielsweise in Form einer Laserdiode bzw. einer Fotodiode raumsparend im Bereich der Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit angeordnet werden. Durch die Verwendung geeigneter Signalführungskomponenten, wie beispielsweise Linsen, Prismen oder Blenden, kann der als Messsignal verwendete Lichtstrahl bzw. Laserstrahl nahezu beliebig umgelenkt und in einem Querschnitt vorgegeben werden. Der Sender und der Empfänger müssen deshalb nicht notwendigerweise einander gegenüberstehend angeordnet und zueinander ausgerichtet sein, sondern können seitlich oder im Abstand zur Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit angeordnet sein. Damit lässt sich auch bei beengten räumlichen Verhältnissen präzise die Austrittsöffnung der austretenden Flüssigkeit überwachen und die austretende Flüssigkeit von dem Messsignal erfassen.

Wird ausschließlich der Nachweis austretender Flüssigkeit gewünscht, so sind keine besonderen Anforderungen an die Strahlgeometrie bzw. die Strahlführung des Messsignals zu stellen. Erlaubt es der Empfänger jedoch, auch eine relative Änderung des empfangenen Messsignals mit einer angemessenen Genauigkeit zu messen und ermöglicht dadurch beispielsweise die Bestimmung weiterer Eigenschaften der austretenden Flüssigkeit, so sind eine möglichst präzise Strahlführung und ein definierter Strahlquerschnitt des Messsignals von Vorteil. Dies kann in einfacher Weise durch die Anordnung von einer oder mehreren Spaltblenden im Strahlengang des Messsignals erreicht werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Messsignal unmittelbar in der Umgebung der Austrittsöffnung von der austretenden Flüssigkeit durchquert wird. Ein beispielsweise seitlich herangeführter Lichtstrahl oder Laserstrahl kann durch seitlich neben der Austrittsöffnung angeordneten Prismen oder Spiegel so umgelenkt werden, dass er in einem sehr geringen Abstand vor der Austrittsöffnung quer zu dieser verläuft. Sobald eine vorgesehene Flüssigkeitsmenge austritt, muss diese dann zwangsläufig den Lichtstrahl durchqueren, so dass der Flüssigkeitsaustritt zuverlässig erfasst wird.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass zwei Messsignale von mindestens einem Sender ausgesendet werden, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden, und dass die beiden Messsignale jeweils von einem Empfänger empfangen werden. Bei einer derartigen Anordnung durchquert die austretende Flüssigkeit nacheinander die beiden in unterschiedlichen Richtungen geführten Messsignale, so dass beispielsweise Bestimmungen der Geschwindigkeit oder des Volumens der austretenden Flüssigkeit gegebenenfalls bei Annahme näherungsweise bekannter Parameter ermittelt werden können.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden, wobei für jede Messsignalanordnung jeweils mindestens zwei parallel angeordnete Messsignale von mindestens einem Sender ausgesendet werden und wobei jedes Messsignal von einem zugeordneten Empfänger empfangen wird. Durch die mindestens zwei, gegebenenfalls jedoch mehreren nebeneinander geführten Messsignale, beispielsweise Laserstrahlen, lassen sich bei dieser Ausgestaltung und Anordnung der Messvorrichtung zusätzlich Informationen über die Flugbahn der austretenden Flüssigkeit ermitteln. Im einfachsten Fall kann anhand eines Vergleichs der relativen Signaländerung einzelner Messsignale zwischen zwei oder mehreren nacheinander angeordneten Messsignalanordnungen eine näherungsweise Flugrichtung der auftretenden Flüssigkeit bestimmt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

1 eine Schnittansicht einer Messvorrichtung mit einem Sender und mit einem Empfänger sowie mit mehreren optischen Komponenten zur Strahlführung eines Messsignals,

2 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Messvorrichtung,

3 eine Draufsicht auf die Messvorrichtung,

4 eine andere Seitenansicht der Messvorrichtung,

5 eine schräge Draufsicht auf die Messvorrichtung,

6 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung des Messsignals zwischen einem Sender und einem Empfänger, wie es in der Messvorrichtung gemäß den 1–5 verwirklicht ist,

7 eine schematische Draufsicht auf die in 6 dargestellte Strahlführung,

8 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung mit zwei im Abstand zueinander gekreuzt angeordneten Messsignalstrahlen mit jeweils einem Sender und einem Empfänger,

9 eine schematische Draufsicht auf die in 8 dargestellte Strahlführung,

10 eine schematische Seitenansicht einer Strahlführung gemäß den 8 und 9, wobei jedoch jeweils zwei parallel angeordnete Messsignale eine Messsignalanordnung bilden und zwei Messsignalanordnungen im Abstand zueinander mit gekreuzter Strahlführung angeordnet sind.

Exemplarisch wird nachfolgend eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, welches zu einer kontinuierlichen Überwachung von einem aus einer nicht dargestellten Düse austretenden Flussmittel geeignet ist.

In den 1–5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung mit einem im Wesentlichen C-förmigen Gehäuse 1 mit zwei im Abstand zueinander angeordneten seitlichen Wangen 2 dargestellt. Die Abmessungen des Gehäuses 1 und insbesondere der Abstand der seitlichen Wangen 2 ist dabei zweckmäßigerweise so angepasst, dass das Gehäuse 1 an einer nicht dargestellten Austrittsdüse für Flüssigkeiten so angeordnet und befestigt werden kann, dass eine Oberseite 3 des Gehäuses 1 im Wesentlichen bündig mit eine ebenfalls nicht dargestellten Austrittsöffnung der Austrittsdüse abschließt.

In den seitlichen Wangen 2 ist auf der einen Seite ein Sender 4 und auf der anderen Seite ein Empfänger 5 angeordnet. Der Sender 4 ist eine Laserdiode, deren Laserstrahl zunächst im Wesentlichen parallel zu der Richtung der austretenden Flüssigkeit emittiert wird. Der Laserstrahl wird durch ein erstes Umlenkprisma 6 so umgelenkt, dass der Laserstrahl in einem geringen Abstand über der Oberseite 3 des Gehäuses 1 quer zu der Austrittsöffnung gerichtet und auf der anderen Seite der Austrittsöffnung durch ein zweites Umlenkprisma 7 auf den Empfänger 5, eine Fotodiode, gerichtet wird. Da lediglich die beiden Umlenkprismen 6 und 7 notwendigerweise über die Oberseite 3 des Gehäuses 1 und damit auch über die Austrittsöffnung hinausragen müssen, die weiteren Komponenten, wie beispielsweise der Sender 4 und der Empfänger 5 jedoch seitlich neben der Austrittsdüse bzw. im Abstand zu der Austrittsöffnung angeordnet werden können, lässt sich auf diese Weise eine äußerst kompakte und vielseitig einsetzbare Messvorrichtung herstellen.

Der von dem Sender 4 emittierte Laserstrahl wird auf dem Weg zum Empfänger 5 durch Linsen 8 fokussiert und sein Querschnitt durch Schlitzblenden 9 vorgegeben. Insbesondere auf Grund der Schlitzblenden 9 kann eine wohl definierte und präzise Strahlgeometrie des Messsignals im Bereich der Austrittsöffnung vorgegeben werden. Auf diese Weise lassen sich bei einer quantitativen Auswertung der durch die austretende und den Laserstrahl durchquerende Flüssigkeit bewirkten Abschattung des Laserstrahls mit großer Genauigkeit erfolgen. Die definierte Strahlführung und Strahlgeometrie ist weiterhin auch für die Bestimmung des Volumens der austretenden Flüssigkeit sowie deren Flugbahn von großer Bedeutung.

In dem Gehäuse 1 der Messvorrichtung sind sämtliche elektronischen Komponenten untergebracht, die für die Erzeugung und die Messung des Laserstrahls sowie für die Auswertung der empfangenen Messsignale erforderlich sind. Über ein Anschlusskabel 10 erfolgt zum einen die Energieversorgung der Messvorrichtung und wird zum anderen die Übertragung der empfangenen Messsignale bzw, der ausgewerteten Messgrößen und Informationen zu eine externen Kontrolleinheit ermöglicht. Alternativ hierzu können die für die Erzeugung und Auswertung des Messsignals notwendigen Komponenten auch extern angeordnet und lediglich über geeignete Signalverbindungen und Schnittstellen mit der Messvorrichtung verbunden sein.

In den 2–5 wird die in 1 im Detail dargestellte Messvorrichtung aus verschiedenen Blickwinkeln gezeigt. Zur Veranschaulichung ist in den 1–5 jeweils zwischen den beiden Umlenkprismen 6, 7 ein Laserstrahl 11 schematisch angedeutet. Weiterhin wird ein aus der nicht dargestellten Austrittsöffnung austretender Flüssigkeitstropfen 12 zur Veranschaulichung gezeigt, der gerade den Laserstrahl 11 durchquert.

In den 6–11 sind schematisch mehrere verschiedene Ausführungsformen einer Messvorrichtung dargestellt. Die 6 und 7 zeigen schematisch den Strahlverlauf des Laserstrahls 11 zwischen dem Sender 4 und dem Empfänger 5, wie er in der in den 1–5 gezeigten Vorrichtung verwirklicht ist. Abweichend hierzu zeigen die 8 und 9 in einer Seitenansicht bzw. einer Draufsicht eine Messvorrichtung, bei welcher zusätzlich ein weiterer Laserstrahl 13 von einem Sender 14 emittiert und von einem Empfänger 15 empfangen wird, wobei der Laserstrahl 13 so geführt wird, dass er im Abstand zu dem ersten Laserstrahl 11 quer zu diesem ebenfalls im Bereich der nicht dargestellten Austrittsöffnung verläuft. Durch die Auswertung der empfangenen Messsignale, beispielsweise durch die Zeitdifferenz der nacheinander erfolgenden Abschaltung der Laserstrahlen 11 und 13 durch die austretende Flüssigkeit kann beispielsweise deren Geschwindigkeit ermittelt werden.

Bei der in den 10 und 11 ebenfalls in Seitenansicht und Draufsicht dargestellten schematischen Anordnung wird dann der von den Sendern 4, 14 jeweils erzeugte Laserstrahl 11, 13 durch geeignete optische Komponenten jeweils in zwei parallele Teilstrahlen aufgetrennt. Jeder Teilstrahl wird von einem zugeordneten Empfänger 5, 15, 16, 17 empfangen und ausgewertet. Mit einer solchen Anordnung lassen sich zusätzlich Informationen über die Flugbahn der austretenden Flüssigkeit gewinnen. Es ist auch denkbar, dass anstelle eines gemeinsam genutzten Senders 4, 14 mit anschließender Auftrennung des Messsignals jeweils ein Sender für jedes Messsignal verwendet wird.

Es ist ebenfalls denkbar, an Stelle von Laserstrahlen bzw. ganz allgemein von Lichtstrahlen zur Messung der austretenden Flüssigkeit Schallwellen einer geeigneten Frequenz zu verwenden. An Stelle der verschiedenen optischen Komponenten kommen dann ein Schallgeber, ein geeignetes Mikrofon sowie im wesentlichen mechanische Schallführungskomponenten zum Einsatz.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird jeweils ein Sender gezeigt, der gegebenenfalls mehrere parallele Teilstrahlen des Messsignals erzeugt. Es ist ebenfalls möglich und für einige Anwendungen sinnvoll, dass für jeden verwendeten Teilstrahl des Messsignals ein zugeordneter Sender und ein zugeordneter Empfänger verwendet werden.

Die Messvorrichtung lässt sich mit einfachen Mitteln auch abwandeln, um mehrere Düsen, bzw. Austrittsöffnungen für austretende Flüssigkeiten gleichzeitig überwachen und die austretenden Flüssigkeiten messen zu können.

Claims

Verfahren zur Messung einer aus einer Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal so ausgesendet und ausgerichtet wird, dass es von der austretenden Flüssigkeit durchquert und anschließend von einem Empfänger (5) empfangen und ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgebbare Verminderung des in dem Empfänger (5) empfangenen Messsignals als Nachweis für den Austritt von Flüssigkeit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messsignale im Abstand voneinander in zwei verschiedenen Richtungen so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der Flüssigkeit durchquert und anschließend von jeweils einem zugeordneten Empfänger (5, 15) empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Messsignale im Abstand voneinander in zwei verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Annahme einer vorgebbaren Geometrie der austretenden Flüssigkeit das Volumen der austretenden Flüssigkeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass die Messsignalanordnungen nacheinander von der Flüssigkeit durchquert werden und jedes Messsignal von einem Empfänger (5, 15, 16, 17) empfangen wird, wobei zunächst eine getrennte Auswertung der einzelnen Messsignale und anschließend eine Bestimmung einer Flugbahn für die austretende Flüssigkeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei jeweils aus zwei parallel nebeneinander ausgerichteten Messsignalen bestehende Messsignalanordnungen im Abstand zueinander in unterschiedlichen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.
Messvorrichtung für aus einer Austrittsöffnung austretende Flüssigkeiten zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7 mit einem ein Messsignal aussendenden Sender (4) und einem dieses Messsignal empfangenden Empfänger (5), die so zueinander angeordnet sind, dass die austretende Flüssigkeit das Messsignal durchquert und dadurch eine Änderung des im Empfänger (5) empfangenen Messsignals bewirkt, und mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Messsignale.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl (11) ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal ein Schallsignal ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal durch optische Komponenten wie beispielsweise Linsen (8), Spiegel, Umlenkprismen (6, 7) oder Blenden (9) ausgerichtet und fokussiert wird.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal unmittelbar in der Umgebung der Austrittsöffnung von der austretenden Flüssigkeit durchquert wird.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Messsignale von mindestens einem Sender (4, 14) ausgesendet werden, die im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beide Messsignale nacheinander von der austretenden Flüssigkeit durchquert werden, und dass die beiden Messsignale jeweils von einem Empfänger (5, 15) empfangen werden.
Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Messsignale im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander so ausgerichtet sind, dass beide Messsignalanordnungen nacheinander von der austretenden Flüssigkeit durchquert werden, wobei für jede Messsignalanordnung jeweils mindestens zwei parallel angeordnete Messsignale von mindestens einem Sender (4, 14) ausgesendet werden und wobei jedes Messsignal von einem zugeordneten Empfänger (5, 15, 16, 17) empfangen wird.
Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung mindestens zwei Messsignalanordnungen aufweist, die im Abstand zueinander in verschiedenen Richtungen relativ zueinander ausgerichtet sind.