DE102010008511A1

DE102010008511A1 - Flüssigkeitsmengenmessgerät und Verfahren zum Bestimmen einer volumetrischen Messgröße

Info

Publication number: DE102010008511A1
Application number: DE102010008511A
Authority: DE
Inventors: Jörg 31303 Riedel; Andreas 31008 Hein
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Dvertrdd Praesidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt; Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertrdd Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Dvertrdd Praesidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt; Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: DE102010008511B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) zum Bestimmen einer Messgröße, insbesondere einer volumetrischen Messgröße (V,) oder einer gravimetrischen Messgröße (m, G), mit einem ersten Flüssigkeitsbehälter (12), der eine erste Ablassvorrichtung (16) zum Entleeren aufweist, zumindest einem zweiten Flüssigkeitsbehälter (14), der eine zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung (22) zum Erfassen zumindest einer Zweitbehälter-Füllmenge des zweiten Flüssigkeitsbehälters (14) und eine zweite Ablassvorrichtung (24) zum Entleeren aufweist, einem Umschalter (28), mittels dem ein Flüssigkeitsstrom bei einer ersten Umschalterstellung in den ersten Flüssigkeitsbehälter (12) oder bei einer zweiten Umschalterstellung in den zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) leitbar ist, und einer Steuervorrichtung (40) zum alternierenden Umschalten des Umschalters (28), so dass die Messgröße (V,ΔV/Δt, m, G) des Flüssigkeitsstroms durch Summieren der Füllmengen der Flüssigkeitsbehälter (12, 14) ermittelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmengenmessgerät zum Bestimmen einer Messgröße mit einem ersten Flüssigkeitsbehälter, der eine erste Ablassvorrichtung zum Entleeren aufweist. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer volumetrischen Messgröße.
Flüssigkeitsmengenmessgeräte wie Flüssigkeitsmengenzähler und Durchflussmessgeräte, werden gewöhnlich mit ortsfesten Flüssigkeitsmengenmessgeräten oder -einrichtungen bei den jeweiligen Geräteherstellern und benannten Stellen geprüft und kalibriert. Dazu werden zum Beispiel die Messwerte eines zu prüfenden Messgerätes mit den entsprechenden Messwerten der gleichen Flüssigkeitsmenge verglichen, die als Referenzmengen mittels des Flüssigkeitsmengenmessgerätes oder der Flüssigkeitsmengenmesseinrichtung bestimmt wurden.
Bislang erfolgte die Bestimmung der Referenzmengen mit Hilfe eines Auffangbehälters einer Waage (gravimetrisches Normal) oder mittels eines Messzylinders (volumetrisches Normal). Das Füllvolumen eines Auffangbehälters bzw. eines Messzylinders ist begrenzt und beträgt in der Regel 1 m³ bis 3 m³. Zu Beginn der Messung wird der Flüssigkeitsstrom mit Hilfe einer Umschaltvorrichtung in den Behälter oder Messzylinder umgeleitet und zum Ende der Befüllung in eine Bypassleitung zurückgeleitet. Das wird als fliegender Start-Stopp-Betrieb bezeichnet.
Durch die Umschaltvorgänge zu Beginn und am Ende einer Befüllung wird aber die Referenzmenge verfälscht. Das bedeutet, dass die Referenzmenge nicht der Flüssigkeitsmenge entspricht, die das zu prüfende Messgerät erfasst hat. Es kommt daher zu einer Abweichung, was nachteilig ist, da die Unsicherheit bei der Bestimmung der Referenzmenge die tolerierbare Messungenauigkeit bei dem zu prüfenden Messgerät verringert. So können beispielsweise bei einer Flüssigkeitsmenge von 1 m³ bis 3 m³ durch die Umschaltvorgänge so hohe Unsicherheiten entstehen, dass die für das zu kalibrierende Messgerät vorhandene Messungenauigkeit vollständig aufgezehrt ist.
Ähnliche Effekte treten bei einem so genannten stehenden Start-Stopp-Betrieb auf. im Gegensatz zum fliegenden Start-Stopp-Betrieb, bei dem der Flüssigkeitsstrom bereits besteht, wird bei dieser Betriebsart der Flüssigkeitsstrom durch das Öffnen und Schließen eines Absperrventils zu Beginn und am Ende einer Messung gestartet und gestoppt. Umschaltvorgänge aus und in einer Bypassleitung sind dabei nicht vorgesehen. Es kann aber auch beim stehenden Start-Stopp-Betrieb zu Fehlern bei der Bestimmung der Referenzmenge kommen, die die mit dem Flüssigkeitsmengenmessgerät erreichbare Genauigkeit nachteiliger Weise verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, systematische Fehler bei der Messung volumetrischer oder gravimetrischer Messgrößen zu verringern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Flüssigkeitsmengenmessgerät, das (a) einen ersten Flüssigkeitsbehälter, der eine erste Ablassvorrichtung zum Entleeren aufweist, (b) zumindest einen zweiten Flüssigkeitsbehälter, der eine zweite Flüssigkeitsmenge-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Zweitbehälter-Füllmenge des zweiten Flüssigkeitsbehälters und eine zweite Ablassvorrichtung zum Entleeren aufweist, (c) einen Umschalter, mittels dem ein Flüssigkeitsstrom bei einer ersten Umschalterstellung in den ersten Flüssigkeitsbehälter oder bei einer zweiten Umschalterstellung in den zweiten Flüssigkeitsbehälter leitbar ist und (d) eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum alternierenden Umschalten des Umschalters, so dass die volumetrische Messgröße des Flüssigkeitsstroms durch Summieren der Füllmengen der Flüssigkeitsbehälter ermittelbar ist, umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Bestimmen einer volumetrischen Messgröße mit den Schritten (i) Leiten eines Flüssigkeitsstroms in einen ersten Flüssigkeitsbehälter, (ii) nachfolgend Leiten des Flüssigkeitsstroms ausschließlich in einen zweiten Flüssigkeitsbehälter und (iii) Ermitteln der volumetrischen Messgröße aus einem ersten Messwert, der mittels des ersten Flüssigkeitsbehälters erhalten wird, und einem zweiten Messwert, der mittels des zweiten Flüssigkeitsbehälters erhalten wird.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass sich mit einem verhältnismäßig klein dimensionierten Flüssigkeitsmengenmessgerät beliebig große Flüssigkeitsmengen bestimmen lassen. Damit besteht die Möglichkeit, den relativen Anteil derjenigen Flüssigkeitsmenge, die zu Beginn der Messung und am Ende zu Unsicherheiten führt, an der insgesamt durch das Flüssigkeitsmengenmessgerät geflossene Menge zu verringern.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass das Flüssigkeitsmengenmessgerät kompakt gebaut ist. Es ist daher für eine Vor-Ort Prüfung von Messgeräten einfach zu transportieren. Bislang werden Vor-Ort Prüfungen von Messgeräten größerer Rohrnennweite und Nenndurchflüssen mit verhältnismäßig großen transportablen Messzylindern, die beispielsweise 10 m³ oder 20 m³ betragen können, durchgeführt. Diese Messzylinder sind auf Lastwagen montiert, was einen hohen logistischen Aufwand bedeutet.
Ein weiterer Vorteil ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengenmessgerät Langzeituntersuchungen des Prüflings möglich sind, weil über einen langen Zeitraum große Flüssigkeitsmessungen gemessen werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der volumetrischen Messgröße insbesondere das Volumen V der gesamt bestimmten Flüssigkeitsmenge oder der Volumendurchfluss ΔV/Δt verstanden. Der Volumendurchfluss bezeichnet das Volumen V in Bezug auf die Zeit t, die das Volumen zum Durchströmen benötigt hat. Bei dem Flüssigkeitsmengenmessgerät handelt es sich beispielsweise um ein Prüfgerät zum Prüfen eines Prüflings.
Unter dem ersten Flüssigkeitsbehälter wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die zur Aufnahme von Flüssigkeit ausgebildet und kalibrierbar oder kalibriert ist. Insbesondere ist also das Volumen an Flüssigkeit, das maximal in den Flüssigkeitsbehälter eingeleitet werden kann, bekannt. Günstig, ist es, wenn der erste Flüssigkeitsbehälter eine erste Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen zumindest einer ersten Erstbehälter-Füllmenge des ersten Flüssigkeitsbehälters aufweist. Unter der Füllmenge wird das Volumen, die Masse oder das Gewicht der Flüssigkeit verstanden, die im Flüssigkeitsbehälter vorhanden ist. Beispielsweise ist die Füllmenge durch den Füllstand charakterisiert. Ist der Erstbehälter-Füllstand bekannt, so ist naturgemäß auch bekannt, welche Flüssigkeitsmenge sich im Flüssigkeitsbehälter befindet. Alternativ kann die Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung auch eine Waage umfassen, so dass die Masse der Flüssigkeit oder deren Gewicht ermittelbar ist.
Bei der Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Skala handeln. Es ist aber auch möglich, dass die Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung einen Sensor umfasst, der erfasst, wenn der erste Flüssigkeitsbehälter überläuft. In anderen Worten ist die erste Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von zumindest einem Erstbehälter-Füllstand ausgebildet, beispielsweise den Überlauf-Füllstand.
Unter der ersten Ablassvorrichtung wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, mittels der der erste Flüssigkeitsbehälter, insbesondere vollständig, entleerbar ist. Beispielsweise ist die erste Ablassvorrichtung zum Zurückführen der Flüssigkeit zum Umschalter ausgebildet. Die Ablassvorrichtung kann eine Leitung umfassen, die in Strömungsrichtung vor dem Umschalter in eine Zuführleitung zum Umschalter mündet. Der erste Flüssigkeitsbehälter ist ein Normal.
Unter der zweiten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, mittels der ein Zweitbehälter-Füllstand des zweiten Flüssigkeitsbehälters bestimmbar ist. Unter dem Füllstand wird dabei diejenige Menge an Flüssigkeit verstanden, die in dem Flüssigkeitsbehälter enthaften ist. Vorzugsweise ist auch die zweite Ablassvorrichtung so ausgebildet, dass sie ein Rückführen von Flüssigkeit aus dem zweiten Flüssigkeitsbehälter zum Umschalter erlaubt. Der zweite Flüssigkeitsbehälter ist ebenfalls ein Normal.
Unter dem Umschalter wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, mittels der ein Flüssigkeitsstrom in der ersten Umschalterstellung ausschließlich in den ersten Flüssigkeitsbehälter und in der zweiten Umschalterstellung ausschließlich in den zweiten Flüssigkeitsbehälter leitbar ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass mittels des Umschalters der Flüssigkeitsstrom auch in einen dritten Flüssigkeitsbehälter, einen vierten Flüssigkeitsbehälter, oder weitere Flüssigkeitsbehälter geleitet werden kann. Besonders günstig ist es jedoch, wenn lediglich zwei Flüssigkeitsbehälter vorhanden sind, da dies einen besonders geringen Aufwand bedeutet.
Es ist möglich, dass der Umschalter auch Zwischenstellungen einnehmen kann, bei denen der Flüssigkeitsstrom sowohl in den ersten auch als in den zweiten Flüssigkeitsbehälter fließt, besonders vorteilhaft ist aber, wenn in der ersten Umschalterstellung der Flüssigkeitsstrom ausschließlich in den ersten Flüssigkeitsbehälter und bei der zweiten Umschalterstellung ausschließlich in den zweiten Flüssigkeitsbehälter fließt.
Unter der Steuervorrichtung wird insbesondere eine automatisch betätigte Vorrichtung verstanden, das ist aber nicht notwendig. Denkbar ist auch, dass die Steuervorrichtung von Hand betrieben wird.
Günstig ist es, wenn die Steuervorrichtung mit der zweiten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung und einer gegebenenfalls vorhandenen ersten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung in Kontakt steht, so dass der Füllstand des zweiten Flüssigkeitsbehälters und gegebenenfalls auch des ersten Flüssigkeitsbehälters automatisch erfassbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung zumindest mit der ersten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung verbunden und eingerichtet zum Betätigen des Umschalters, wenn der erste Flüssigkeitsbehälter einen vorgegebenen Füllstand überschreitet. So ist die Steuervorrichtung beispielsweise eingerichtet, um die Zufuhr von Flüssigkeit zum ersten Flüssigkeitsbehälter zu beenden, wenn dieser übergelaufen ist.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung zudem so eingerichtet, dass sie automatisch die erste Ablassvorrichtung betätigt, so dass sich der erste Flüssigkeitsbehälter wieder leert. Vorteilhaft hieran ist, dass danach erneut Flüssigkeit in den ersten Flüssigkeitsbehälter geleitet werden und so das Volumen der eingeleiteten Flüssigkeit bestimmt werden kann.
In einer Ausführungsform sind die erste Ablassvorrichtung und die zweite Ablassvorrichtung mit dem Umschalter zum Rückleiten von Flüssigkeit zum Umschalter verbunden. So ergibt sich ein geschlossener Kreislauf der Flüssigkeit, in dem die Flüssigkeit alternierend in den ersten Flüssigkeitsbehälter und den zweiten Flüssigkeitsbehälter sowie gegebenenfalls weitere Flüssigkeitsbehälter leitbar ist. Das Flüssigkeitsmengenmessgerät umfasst vorzugsweise eine Fördervorrichtung zum Fördern der Flüssigkeit im oben geschilderten Kreislauf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Flüssigkeitsbehälter relativ zum zweiten Flüssigkeitsbehälter so angeordnet, dass über den ersten Flüssigkeitsbehälter überlaufende Flüssigkeit vollständig in den zweiten Flüssigkeitsbehälter gelangt. Beispielsweise ist der erste Flüssigkeitsbehälter innerhalb des zweiten Flüssigkeitsbehälters angeordnet. Wenn eine erste Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung vorhanden ist, so kann diese auch durch die zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung gebildet sein. Wird nämlich Flüssigkeit ausschließlich in den ersten Flüssigkeitsbehälter geleitet, so registriert die zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung keine Veränderung. Sobald der erste Flüssigkeitsbehälter überläuft, steigt der Füllstand im zweiten Flüssigkeitsbehälter, so dass eindeutig auf ein Überlaufen des ersten Flüssigkeitsbehälters geschlossen werden kann.
Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise so eingerichtet, dass der Umschalter betätigt wird, so dass der Flüssigkeitsstrom ausschließlich in den zweiten Flüssigkeitsbehälter geleitet wird. Dessen Füllvolumen ist bekannt und wird der Summe der bereits durch das Flüssigkeitsmengenmessgerät gelaufenen Flüssigkeitsmengen zugeschlagen. Es kann dann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung den Umschalter dann zurück in die erste Umschalterstellung bringt, wenn der Zweitbehälter-Füllstand nicht weiter ansteigt. in dem Fall kann daraus geschlossen werden, dass Flüssigkeit aus dem zweiten Flüssigkeitsbehälter in den ersten Flüssigkeitsbehälter überläuft. Da auch das Volumen des zweiten Flüssigkeitsbehälters bekannt ist, kann nach Umschalten in die erste Umschalterstellung der zweite Flüssigkeitsbehälter entleert werden und das Volumen zur Summe der bisher gemessenen Flüssigkeitsmengen addiert werden. Durch insbesondere automatisches, alternierendes Umschalten können so im Prinzip beliebig große Flüssigkeitsmengen vermessen werden.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet zum insbesondere automatischen Öffnen der ersten Ablassvorrichtung und zum Geschlossen-Halten der zweiten Ablassvorrichtung, wenn der Umschalter in der zweiten Umschalterstellung ist. Wenn der erste Flüssigkeitsbehälter entleert ist, kann die erste Ablassvorrichtung geschlossen werden.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung so eingerichtet, dass der Umschalter erst dann Flüssigkeit in den ersten Flüssigkeitsbehälter leitet, wenn die zugeordnete Ablassvorrichtung geschlossen ist. Korrespondierenderweise ist die Steuervorrichtung vorzugsweise eingerichtet zum Öffnen der zweiten Ablassvorrichtung und zum Geschlossenhalten der ersten Ablassvorrichtung, wenn der Umschalter in der ersten Umschalterstellung ist.
Vorzugsweise beinhaltet das Flüssigkeitsmengenmessgerät ein Prüflings-Messgerät, das angeordnet ist zum Erfassen der volumetrischen Messgröße des Flüssigkeitsstroms durch den Umschalter, so dass das Prüflings-Messgerät anhand der von der Steuervorrichtung ermittelbaren volumetrischen Messgröße kalibrierbar ist. So ist das Prüflings-Messgerät insbesondere Teil eines geschlossenen Flüssigkeitskreislaufs, so dass Flüssigkeit beständig durch das Prüflings-Messgerät und die Flüssigkeitsbehälter fließt. Da Flüssigkeitsbehälter kalibriert und die Volumina der Flüssigkeitsbehälter daher mit hoher Genauigkeit bekannt sind, kann die durch das Prüflings-Messgerät geflossene Flüssigkeitsmenge mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Ein besonders einfach aufgebautes Flüssigkeitsmengenmessgerät ergibt sich, wenn der Umschalter einen dritten Flüssigkeitsbehälter umfasst und zumindest eine Überlaufkante mit dem ersten Flüssigkeitsbehälter und/oder dem zweiten Flüssigkeitsbehälter teilt. Besonders günstig ist es, wenn der dritte Flüssigkeitsbehälter über ein erstes Ventil mit dem ersten Flüssigkeitsbehälter und ein zweites Ventil mit dem zweiten Flüsslgkeitsbehälter verbunden ist. Diese Ventile sind mit der Steuerung ansteuerbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen näher erläutert.
1 ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitsmengenmessgerät in einer ersten Ausführungsform;
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengenmessgerätes,
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengenmessgerätes und
4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengenmessgerätes.
1 zeigt ein Flüssigkeitsmengenmessgerät 10 mit einem ersten Flüssigkeitsbehälter 12 und einem zweiten Flüssigkeitsbehälter 14. Die Flüssigkeitsbehälter 12, 14 können hier, wie auch in der übrigen Beschreibung als Messbehälter bezeichnet werden und stellen volumetrische Normale dar. Der erste Flüssigkeitsbehälter 12 besitzt eine erste Ablassvorrichtung 16 zum Beispiel in Form eines Magnetventils und eine erste Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 18, die beispielsweise einen Schwimmer 20 und/oder eine Skala aufweist. Alternativ könnte die Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 18 auch eine Waage zum Erfassen einer Masse m oder eines Gewichts G umfassen.
Der zweite Flüssigkeitsbehälter 14 besitzt eine zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 zum Erfassen der Füllmenge in Form des Füllstands, der als Zweitbehälter-Füllstand bezeichnet wird. Der zweite Flüssigkeitsbehälter 14 besitzt zudem eine zweite Ablassvorrichtung 24 zum Beispiel in Form eines Magnetventils.
Der erste Flüssigkeitsbehälter 12 ist mittels einer ersten Leitung 26 mit einem Umschalter 28 verbunden, so dass Flüssigkeit 30 eingeleitet werden kann. Der Umschalter 28 ist zudem über eine zweite Leitung 32 mit dem zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 verbunden. Wie 1 zeigt, kann der Umschalter 28 zwei Magnetventile aufweisen, die so angesteuert sind, dass stets genau ein Ventil geschlossen und ein Ventil geöffnet ist. Der Umschalter ist beispielsweise über Leitungen mit den Flüssigkeitsbehältern verbunden, um den Flüssigkeitsstrom in die Flüssigkeitsbehälter zu leiten.
Abströmseitig hinter der ersten Ablassvorrichtung 16 ist eine Rückleitung 34 angeordnet, mittels der die Flüssigkeit 30 über eine Pumpe 36 auf den Umschalter 28 zugefördert wird. Die Rückleitung 34 ist zudem über die zweite Ablassvorrichtung 24 mit dem zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 verbunden.
Bezüglich einer Strömungsrichtung R vor dem Umschalter 28 und hinter den Ablassvorrichtungen 16, 24 ist ein Prüflings-Messgerät 38 in den Kreislauf integriert. Es kann ein Augleichsgefäß 39 vorhanden sein, was aber entbehrlich ist.
Zum Betrieb des Flüssigkeitsmengenmessgerätes 10 wird nach Einbau des Prüflings-Messgerätes 38 die Flüssigkeit 30 zunächst bei geschlossener erster Ablassvorrichtung 16 in den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 geleitet. Nachfolgend wird der Umschalter 28 von einer schematisch eingezeichneten Steuervorrichtung 40 so angesteuert, dass der Flüssigkeitsstrom aus Flüssigkeit 30 nunmehr ausschließlich in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 gelangt. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Steuervorrichtung 40 so mit der ersten Flüssigkeitsmenge-Erfassungsvorrichtung 18 verbunden ist, dass die Steuervorrichtung 40 dann den Umschalter 28 betätigt, wenn ein vorgegebener Füllstand erreicht bzw. überschritten ist.
Nach Umschalten des Flüssigkeitsstroms auf den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 wird mittels der ersten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 18 der Füllstand V_12,1 im ersten Flüssigkeitsbehälter 12 erfasst und an eine Auswerteeinheit 42, die Teil der Steuervorrichtung 40 sein kann, übermittelt. Nachfolgend wird die erste Ablassvorrichtung 16 geöffnet, so dass die Flüssigkeit 30 vollständig aus dem ersten Flüssigkeitsbehälter 12 entfernt wird. Dazu kann beispielsweise ein Überdruck an den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 angelegt werden. Während des Entleerens fließt die Flüssigkeit 30 in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14.
Nachfolgend wird, beispielsweise nach Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14, der Umschalter 28 in seine erste Umschalterstellung gebracht, in der die Flüssigkeit 30 wieder ausschließlich in den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 strömt. Es wird nachfolgend mit Hilfe der zweiten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 der Füllstand V_14,1 im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 gemessen und an die Auswerteeinheit 42 übermittelt. Danach wird die bis dahin geschlossene zweite Ablassvorrichtung 24 geöffnet, so dass die Flüssigkeit 30 in die Rückleitung 34 strömt, bis der zweite Flüssigkeitsbehälter 14 vollständig entleert ist. Die Auswerteeinheit addiert die beiden gemessenen Flüssigkeitsmengen V_14,1. Das beschriebene Wechselspiel wird fortgesetzt und die Summe V_i = Σ iV_12,i + V_14,i gebildet, bis vom Prüflings-Messgerät 38 oder von der Auswerteeinheit 42 ein vorgegebener Schwellenwert für ein durch das Prüflings-Messgerät 38 geflossenes Volumen V erreicht ist. In diesem Fall wird beispielsweise durch ein Absperrventil zwischen dem Umschalter 28 und dem Prüflings-Messgerät 38 die Messung beendet. Danach wird in dem entsprechenden Flüssigkeitsbehälter 12 oder 14 die vorhandene Flüssigkeitsmenge bestimmt und von der Auswerteeinheit 42 zur Messgröße, beispielsweise dem Gesamt-Volumen V zusammenaddiert.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitsmessgerät 10, bei dem der erste Flüssigkeitsbehälter 12 so angeordnet ist, dass über den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 überlaufende Flüssigkeit 30 vollständig in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 gelangt. Das wird dadurch erreicht, dass der erste Flüssigkeitsbehälter 12 im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 angeordnet ist. Die Ausführungsform gemäß 2 kommt mit nur einer Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 aus.
Zum Betrieb wird zunächst bei geschlossener Ablassvorrichtung 16 der erste Flüssigkeitsbehälter 12 gefüllt, bis dieser überläuft. Das wird durch das Steigen des Füllstands im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 durch die Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 erfasst. Diese ist mit der Steuervorrichtung 40 verbunden und sendet an diese ein entsprechendes Signal, woraufhin die Auswerteeinheit 40 den Umschalter 28 elektrisch betätigt. Nachfolgend wird die Ablassvorrichtung 16 geöffnet, bis die Flüssigkeit 30 vollständig aus dem ersten Flüssigkeitsbehälter 12 abgelassen ist.
Wie oben für die Ausführungsform gemäß 1 beschrieben, werden abwechselnd der erste Flüssigkeitsbehälter 12 und der zweite Flüssigkeitsbehälter 14 befüllt. Am Ende der Messung wird mittels der Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 der Füllstand V₁₄ ermittelt und die Summe der Füllmengen der wiederholten Befüllungen und der Restmenge im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 aufaddiert. Mit der so erhaltenen volumetrischen Messgröße in Form des Volumens V wird das Prüflings-Messgerät 38 kalibriert.
3 zeigt im Teilbild (a) ein Flüssigkeitsmengenmessgerät 10, bei dem der erste Flüssigkeitsbehälter 12 im zweiten Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist. Der Umschalter 28 ist oberhalb des ersten Flüssigkeitsbehälters 12 angeordnet. In seiner zweiten Umschalterstellung, die im Teilbild (a) gezeigt ist, gelangt die Flüssigkeit 30 aus einer Leitung 46, die abströmseitig hinter dem Prüflings-Messgerät 38 angeordnet ist, zum Umschalter 28, der die Flüssigkeit 30 ausschließlich in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 leitet.
3 zeigt im Teilbild (b) die Erstumschalterstellung, in der aus der Leitung 46 austretende Flüssigkeit 30 vollständig in den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 gelangt. Der Umschalter 28 wirkt dann als Trichter. In 2 wie in 3 teilen die beiden Flüssigkeitsbehälter 12, 14 eine Überlaufkante 48. Dadurch ist lediglich eine Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung 22 notwendig.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmengenmessgerätes 10. Der Umschalter 28 umfasst einen dritten Flüssigkeitsbehälter 50, der mit dem ersten Flüssigkeitsbehälter 12 und dem zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 jeweils seine Überlaufkante 48.1 bzw. 48.2 teilt. Mittels eines ersten Absperrventils 52 ist der dritte Flüssigkeitsbehälter 50 in den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 entleerbar. Mittels eines zweiten Absperrventils 54 ist der dritte Flüssigkeitsbehälter 50 in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 entleerbar. Über eine Zuleitung 56 wird der dritte Flüssigkeitsbehälter 50 mit Flüssigkeit beschickt.
Die Absperrventile 52, 54 sind mit der nicht eingezeichneten Steuervorrichtung 40 verbunden, die zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den folgenden Schritten ausgebildet ist.
Zunächst wird der dritte Flüssigkeitsbehälter 50 über die Zuleitung 56 mit Flüssigkeit beschickt. Dabei ist das Absperrventil 52 offen. Die Ablassvorrichtungen 16 und 24 sowie das Absperrventil 54 werden so angesteuert, dass sie geschlossen sind. Der erste Flüssigkeitsbehälter 12 und der dritte Flüssigkeitsbehälter 50 werden so lange befüllt, bis das Fluid in den zweiten Behälter 14 überläuft. Danach steuert die Steuervorrichtung 40 das Absperrventil 52 so an, dass es schließt, das Absperrventil 54 hingegen wird geöffnet. Der zweite Flüssigkeitsbehälter 14 und der dritte Flüssigkeitsbehälter 15 bilden nun ein zusammenhängendes System, so dass sich in beiden Behältern ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstand einstellt. Während der Befüllung des zweiten Flüssigkeitsbehälters 14 und des dritten Flüssigkeitsbehälters 50 wird die Fluidmenge im ersten Flüssigkeitsbehälter 12 bestimmt und nachfolgend die Ablassvorrichtung 16 angesteuert. Sobald erfasst wird, dass der erste Flüssigkeitsbehälter 12 entleert ist, wird die erste Ablassvorrichtung 16 so angesteuert, dass sie wieder schließt. Läuft nun Flüssigkeit aus dem dritten Flüssigkeitsbehälter 50 in den ersten Flüssigkeitsbehälter 12 über, so wird das Absperrventil 50 geschlossen und dann das Absperrventil 52 geöffnet. Nachfolgend wird von der Steuervorrichtung die Füllmenge im zweiten Flüssigkeitsbehälter 14 bestimmt und zu der oben genannten Summe hinzugefügt. Das Wechselspiel, wie es oben beschrieben ist, wird dann bis zum Abbruch der Messung durchgeführt.
Bezugszeichenliste

10: Flüssigkeitsmengenmessgerät
12: erster Flüssigkeitsbehälter
14: zweiter Flüssigkeitsbehälter
16: Ablassvorrichtung
18: erste Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung
20: Schwimmer
22: zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung
24: zweite Ablassvorrichtung
26: erste Leitung
28: Umschalter
30: Flüssigkeit
32: zweite Leitung
34: Rückleitung
36: Pumpe
38: Prüflings-Messgerät, Mengenzähler
39: Ausgleichsgefäß
40: Steuervorrichtung
42: Auswerteeinheit
44: Absperrventil
46: Leitung
48: Überlaufkante
50: dritter Flüssigkeitsbehälter
52: Absperrventil
54: Absperrventil
56: Zuleitung
R: Strömungsrichtung
V: Volumen
v: Durchfluss
m: Masse
G: Gewichtskraft

Claims

Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) zum Bestimmen einer Messgröße, insbesondere einer volumetrischen Messgröße (V, ΔV/Δt) oder einer gravimetrischen Messgröße (m, G), mit (a) einem ersten Flüssigkeitsbehälter (12), der eine erste Ablassvorrichtung (16) zum Entleeren aufweist, (b) zumindest einem zweiten Flüssigkeitsbehälter (14), der – eine zweite Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung (22) zum Erfassen zumindest einer Zweitbehälter-Füllmenge des zweiten Flüssigkeitsbehälters (14) und – eine zweite Ablassvorrichtung (24) zum Entleeren aufweist, c) einem Umschalter (28), mittels dem ein Flüssigkeitsstrom – bei einer ersten Umschalterstellung in den ersten Flüssigkeitsbehälter (12) oder – bei einer zweiten Umschalterstellung in den zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) leitbar ist, und (d) einer Steuervorrichtung (40) zum alternierenden Umschalten des Umschalters (28), so dass die Messgröße (V, ΔV/Δt, m, G) des Flüssigkeitsstroms durch Summieren der Füllmengen der Flüssigkeitsbehälter (12, 14) ermittelbar ist.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) zumindest mit der ersten Flüssigkeitsmengen-Erfassungsvorrichtung (18) verbunden und eingerichtet ist zum Betätigen des Umschalters (28), wenn der erste Flüssigkeitsbehälter (12) eine vorgegebene Füllmenge überschreitet.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ablassvorrichtung (16) und die zweite Ablassvorrichtung (24) mit dem Umschalter zum Rückleiten von Flüssigkeit zum Umschalter (28) verbunden sind.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flüssigkeitsbehälter (12) so relativ zum zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) angeordnet ist, dass über den ersten Flüssigkeitsbehälter (12) überlaufende Flüssigkeit vollständig in den zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) gelangt.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) eingerichtet ist zum Öffnen der ersten Ablassvorrichtung (16) und zum Geschlossen-Halten der zweiten Ablassvorrichtung (24), wenn der Umschalter (28) in der zweiten Umschalterstellung ist.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Prüflings-Messgerät (38), das angeordnet ist zum Erfassen der volumetrischen Messgröße (V) des Flüssigkeitsstroms, so dass das Prüflings-Messgerät (38) anhand der von der Steuervorrichtung (40) ermittelbaren volumetrische Messgröße (V) kalibrierbar ist.
Flüssigkeitsmengenmessgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (28) einen dritten Flüssigkeitsbehälter (50) umfasst und zumindest eine Überlaufkante (48) mit dem ersten Flüssigkeitsbehälter (12) und/oder dem zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) teilt.
Verfahren zum Bestimmen einer volumetrischen Messgröße (V), mit den Schritten (i) Leiten eines Flüssigkeitsstroms in einen ersten Flüssigkeitsbehälter (12), (ii) Leiten des Flüssigkeitsstroms in einen zweiten Flüssigkeitsbehälter (14), (iii) Ermitteln der volumetrischen Messgröße (V) aus einem ersten Messwert (V₁₂), der mittels des ersten Flüssigkeitsbehälters (12) erhalten wird, und einem zweiten Messwert (V₁₄), der mittels des zweiten Flüssigkeitsbehälters (14) erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt – nach dem Leiten des Flüssigkeitsstroms in den zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) zumindest teilweise Entleeren des zweiten Flüssigkeitsbehälters (14), – wobei der Flüssigkeitsstrom mehrfach alternierend in den ersten Flüssigkeitsbehälter (12) und den zweiten Flüssigkeitsbehälter (14) geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte – Leiten des Flüssigkeitsstroms durch einen Mengenzähler (38), – Kalibrieren des Mengenzählers anhand der ermittelten volumetrischen Messgröße (V).