DE102010030790A1 - Method for measuring e.g. volumetric flow, of liquid inflowing into container in e.g. micro process engineering field, involves determining volume and/or volume flow based on measured gas pressure - Google Patents

Method for measuring e.g. volumetric flow, of liquid inflowing into container in e.g. micro process engineering field, involves determining volume and/or volume flow based on measured gas pressure Download PDF

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Michael Hanko
Stefanie Hönncher
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Abstract

The method involves providing gas under an initial pressure in a predetermined output volume (V0) in a container (1) before influx of liquid (A, B). The enclosed gas is compressed on the liquid flown into the container from volume of the flowed liquid based on gas volume. A volume flow is made based on increase of a gas pressure (pG) of the gas in the container opposite to output pressure. The gas pressure in the container is measured as function of time. The volume and/or the volume flow are determined based on the measured gas pressure. An independent claim is also included for a device for measuring volumetric flow of liquid inflowing into a container and/or a volume of liquid flowed into the container.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines Volumenstroms einer in einen Behälter einströmenden Flüssigkeit und/oder eines in den Behälter eingeströmten Volumens der Flüssigkeit, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for measuring a volume flow of a liquid flowing into a container and / or a volume of liquid flowing into the container, as well as a device for carrying out this method.

Die Erfindung ist in allen Bereichen der industriellen Messtechnik, der Medizin und der Labortechnik einsetzbar, in denen Flüssigkeiten in kontrollierter Form transportiert oder dosiert werden, insbesondere mit Hilfe von mikrofluidischen Systemen oder im Bereich der Mikroverfahrenstechnik. Dies ist insb. im Bereich der Analyse von Flüssigkeiten der Fall. Beispiele hierfür sind Analysesysteme zur Überwachung und Optimierung der Reinigungsleistung von Kläranlagen, zur Trinkwasserüberwachung, zur Überwachung biotechnologischer Prozesse oder zur Qualitätsüberwachung von industriell eingesetzten Flüssigkeiten oder Lebensmitteln. Gemessen und überwacht werden beispielsweise der Gehalt einer flüssigen Probe an Substanzen, z. B. von Ionen wie Ammonium, Phosphat oder Nitrat, an biologischen oder biochemischen Verbindungen, wie z. B. Hormonen, oder an Mikroorganismen, z. B. an Bakterien.The invention can be used in all areas of industrial metrology, medicine and laboratory technology, in which liquids are transported or metered in a controlled manner, in particular with the aid of microfluidic systems or in the field of micro process engineering. This is especially the case in the field of analysis of liquids. Examples include analytical systems for monitoring and optimizing the cleaning performance of sewage treatment plants, for drinking water monitoring, for monitoring biotechnological processes or for monitoring the quality of industrially used liquids or foods. Measured and monitored, for example, the content of a liquid sample of substances, eg. As of ions such as ammonium, phosphate or nitrate, to biological or biochemical compounds, such as. As hormones, or to microorganisms, eg. B. to bacteria.

In solchen Systemen gilt es, neben der zu analysierenden Flüssigkeit auch zu deren Analyse gegebenenfalls zusätzliche erforderliche Flüssigkeiten, wie z. B. Reagenzienlösungen, in vorgegebenen Mengen zu dosieren, gegebenenfalls vorgegebene Sollvolumina unterschiedlicher Flüssigkeiten zu mischen, und/oder vorgegebene Sollvolumenströme von Flüssigkeiten durch Leitungen oder Mess- und/oder Analyseeinheiten zu erzeugen.In such systems, it is necessary in addition to the liquid to be analyzed for their analysis optionally additional required liquids such. B. reagent solutions to dose in predetermined amounts, if necessary, to mix predetermined desired volumes of different liquids, and / or to generate predetermined target volume flows of liquids through lines or measuring and / or analysis units.

Um insb. im Bereich der Analyse ein möglichst hohes Maß an Automatisierung erzielen zu können, werden Vorrichtungen und Verfahren benötigt, durch die die in miniaturisierten Systemen erforderlichen, in der Regel sehr geringen Sollvolumina von weniger als 50 mL, insb. von weniger als 10 mL dosiert, und durch die die geringen Volumenströme von weniger als 5000 μL/min, insb. von weniger als 1000 μL/min, der Flüssigkeiten durch die einzelnen Systeme auf in Abhängigkeit von dem jeweils auszuführenden Prozess oder Verfahren vorgegebene Sollvolumenströme geregelt werden können.In order to be able to achieve the highest possible degree of automation, especially in the field of analysis, devices and methods are required, by means of which, as a rule, very small nominal volumes of less than 50 ml, in particular of less than 10 ml, required in miniaturized systems metered, and by the low flow rates of less than 5000 .mu.L / min, esp. Less than 1000 .mu.L / min, the liquids can be controlled by the individual systems in dependence on the particular process or process predetermined target volume flows.

Für den Transport dieser Flüssigkeiten werden heute beispielsweise Peristaltikpumpen eingesetzt. Peristaltikpumpen bewirken jedoch aufgrund ihres Funktionsprinzip in der Regel pulsierende Volumenströme. Zudem unterliegen die in Verbindung mit Peristaltikpumpen verwendeten elastischen Schläuche einer Alterung, die sich auf die Förderleistung der Peristaltikpumpen auswirkt. Hierdurch ist die Genauigkeit, mit der vorgegebene Sollvolumina einer Flüssigkeit abgefüllt bzw. vorgegebene Sollvolumenströme generiert werden können, begrenzt.Peristaltic pumps are used today, for example, for transporting these fluids. However, due to their functional principle, peristaltic pumps usually produce pulsating volume flows. In addition, the elastic tubing used in conjunction with peristaltic pumps is subject to aging, which affects the delivery rate of the peristaltic pumps. This limits the accuracy with which predetermined nominal volumes of a liquid can be filled or predetermined nominal volume flows can be generated.

Eine andere häufig eingesetzte Variante für den Transport der Flüssigkeiten sind Spritzenpumpen. Diese zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und gleichmäßige Flusseigenschaften aus. Jedoch steht der Verwendung von Spritzenpumpen in automatisierten Systemen deren hoher Preis und deren geringe Robustheit entgegen.Another frequently used variant for the transport of fluids are syringe pumps. These are characterized by high accuracy and uniform flow properties. However, the use of syringe pumps in automated systems precludes their high price and their low robustness.

Volumenströme können auf einfache Art und Weise durch pneumatische Vorrichtungen erzielt werden, bei denen Flüssigkeitsströme durch Druckbeaufschlagung der in einem Vorratsbehälter bereitgestellten Flüssigkeit mit einem Gas, insb. mit Luft, bewirkt werden. Typischer Weise ändert sich der Strömungswiderstand dieser Systeme jedoch mit der Zeit, z. B. aufgrund der zunehmenden Entleerung des Vorratsbehälters, so dass hier eine Regelung des Volumenstroms durch das System erforderlich ist.Volume flows can be achieved in a simple manner by pneumatic devices in which liquid flows by pressurizing the liquid provided in a reservoir with a gas, esp. With air, are effected. Typically, however, the flow resistance of these systems changes with time, e.g. B. due to the increasing emptying of the reservoir, so that here a regulation of the volume flow through the system is required.

Hierzu kann der Volumenstrom z. B. durch entsprechende in das Flüssigkeitssystem integrierte Durchflusssensoren, wie sie beispielsweise in der WO 2007/147786 A1 beschrieben sind, gemessen werden. Diese Sensoren sind jedoch teuer und kommen in unmittelbaren Kontakt mit der Flüssigkeit.For this purpose, the flow z. B. by appropriate integrated into the fluid system flow sensors, as for example in the WO 2007/147786 A1 are described, are measured. However, these sensors are expensive and come in direct contact with the liquid.

Letzteres birgt die Gefahr einer Verschmutzung sowohl des Sensors als auch der Flüssigkeit.The latter involves the risk of contamination of both the sensor and the liquid.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung eines Volumenstroms einer in einen Behälter einströmenden Flüssigkeit und/oder eines in den Behälter eingeströmten Volumens der Flüssigkeit anzugeben, mit der bzw. mit dem insbesondere in mikrofluidischen Systemen und insb. im Bereich der Analyse ein hohes Maß an Automatisierung erzielbar ist.It is an object of the invention to provide a device and a method for measuring a volume flow of a liquid flowing into a container and / or a volume of the liquid flowed into the container, with or with the particular in microfluidic systems and esp. In the field A high degree of automation can be achieved in the analysis.

Hierzu umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Volumenstroms einer in einen Behälter einströmenden Flüssigkeit und/oder eines in den Behälter eingeströmten Volumens der Flüssigkeit, bei dem

  • – vor dem Einströmen der Flüssigkeit in einem vorgegebenen Ausgangsvolumen im Behälter ein Gas unter einem Ausgangsdruck eingeschlossen wird,
  • – die anschließend in den Behälter einströmende Flüssigkeit das eingeschlossene Gas auf ein von dem Volumen der eingeströmten Flüssigkeit abhängiges Gasvolumen komprimiert, und einen vom eingeströmten Volumen und vom einströmenden Volumenstrom abhängigen Anstieg des Gasdrucks des Gases im Behälter gegenüber dem Ausgangsdruck bewirkt,
  • – der Gasdruck im Behälter als Funktion der Zeit gemessen wird, und
  • – das bis zur Zeit eingeströmte Volumen und/oder der zur Zeit einströmende Volumenstrom anhand des gemessenen Gasdrucks bestimmt wird.
For this purpose, the invention comprises a method for measuring a volume flow of a liquid flowing into a container and / or a volume of the liquid which has flowed into the container, in which
  • - before the liquid flows in a predetermined initial volume in the container, a gas is trapped under an outlet pressure,
  • The liquid subsequently flowing into the container compresses the trapped gas to a gas volume dependent on the volume of the liquid which has flowed in, and causes a rise in the gas pressure of the gas in the container relative to the outlet pressure, dependent on the inflow volume and the inflowing volume flow;
  • - The gas pressure in the container is measured as a function of time, and
  • - The volume flowed in up to the time and / or the current inflowing volume flow is determined on the basis of the measured gas pressure.

Dabei wird das bis zur Zeit eingeströmte Volumen anhand des zur Zeit gemessenen Gasdrucks bestimmt.In this case, the volume flowed in up to the time is determined on the basis of the currently measured gas pressure.

Zur Bestimmung des Volumenstroms wird eine zeitliche Änderung des gemessenen Gasdrucks bestimmt, und der zur Zeit in den Behälter einströmende Volumenstrom anhand der zeitlichen Änderung des gemessenen Gasdrucks zur Zeit bestimmt.To determine the volume flow, a change with time of the measured gas pressure is determined, and the volume flow currently flowing into the container is determined on the basis of the temporal change of the measured gas pressure at the time.

Gemäß einer Weiterbildung wird

  • – ein relativer Gasdruck definiert, der gleich einem Quotienten aus dem Ausgangsdruck und dem Gasdruck ist,
  • – eine Kenngröße bestimmt, die die Steigung des relativen Gasdrucks in Abhängigkeit vom eingeströmten Volumen angibt,
  • – während des Einströmens der Flüssigkeit in den Behälter anhand des als Funktion der Zeit gemessenen Gasdrucks der relative Gasdruck als Funktion der Zeit bestimmt, und
  • – das Volumen und/oder der Volumenstrom werden anhand des relativen Gasdrucks bestimmt.
According to a further training will
  • Defines a relative gas pressure which is equal to a quotient of the outlet pressure and the gas pressure,
  • A parameter is determined which indicates the slope of the relative gas pressure as a function of the inflow volume,
  • - During the flow of liquid into the container on the basis of the measured gas pressure as a function of time, the relative gas pressure determined as a function of time, and
  • - The volume and / or the volume flow are determined by the relative gas pressure.

Dabei wird die Kenngröße vorzugsweise in einem vorgeschalteten Kalibrationsverfahren bestimmt.The parameter is preferably determined in an upstream calibration procedure.

Gemäß einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung

  • – wird das bis zum Zeitpunkt eingeströmte Volumen als Quotient aus dem um 1 reduzierten relativen Gasdruck zur Zeit und der Kenngröße bestimmt, und/oder
  • – es wird eine zeitliche Änderungsrate des relativen Gasdrucks bestimmt, und
  • – der zur Zeit einströmende Volumenstrom als Quotient aus der zeitliche Änderungsrate des relativen Gasdrucks und der Kenngröße bestimmt wird.
According to one embodiment of this development
  • The volume flowed in up to the point in time is determined as the quotient of the relative gas pressure reduced by 1 at the time and the parameter, and / or
  • A time rate of change of the relative gas pressure is determined, and
  • - The currently flowing volume flow is determined as a quotient of the time rate of change of the relative gas pressure and the characteristic.

Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit

  • – einer an den Behälter angeschlossenen Vorrichtung, die dazu dient, Gas in einem vorgegebenen Ausgangsvolumen im Innraum des Behälters vor dem Einströmen der Flüssigkeit unter einem Ausgangsdruck einzuschließen,
  • – einem Drucksensor zur Messung des Gasdrucks im Behälter,
  • – einer an eine in den Innenraum des Behälter mündende Befüllöffnung des Behälters angeschlossene Flüssigkeitszufuhreinrichtung, die dazu dient dem Behälter Flüssigkeit zuzuführen, und
  • – einer elektronischen Einheit,
  • – die anhand des nach dem Verschließen des unter dem Ausgangsdruck mit dem Ausgangsvolumen an Gas befüllten Behälters mit dem Drucksensor gemessenen Gasdrucks das Volumen der eingeströmten Flüssigkeit und/oder den Volumenstrom der einströmenden Flüssigkeit bestimmt.
Furthermore, the invention comprises a device for carrying out the method according to the invention, with
  • - A device connected to the container, which serves to include gas in a predetermined initial volume in the interior of the container before the inflow of the liquid under an outlet pressure,
  • A pressure sensor for measuring the gas pressure in the container,
  • - One connected to an opening into the interior of the container filling opening of the container liquid supply means, which serves to supply the container liquid, and
  • - an electronic unit,
  • - Which determines the volume of the inflowing liquid and / or the volume flow of the inflowing liquid by means of the gas pressure measured after closing the container filled with the starting volume of gas at the outlet pressure with the pressure sensor.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine Steuerung, die die durch die Flüssigkeitszufuhreinrichtung bewirkte Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit von dem gemessenen in den Behälter eingeströmten Volumen oder dem gemessenen in den Behälter einströmenden Volumenstroms steuert.According to a development, the device comprises a controller which controls the liquid supply effected by the liquid supply device as a function of the measured volume flowed into the container or the measured volume flow flowing into the container.

Gemäß einer Ausgestaltung beendet die Steuerung die Flüssigkeitszufuhr, wenn das gemessene Volumen ein vorgegebenes Sollvolumen erreicht.According to one embodiment, the controller terminates the liquid supply when the measured volume reaches a predetermined target volume.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der die Steuerung aufweisenden Vorrichtung, deren Flüssigkeitszufuhreinrichtung mindestens zwei mit Flüssigkeit gefüllte Speicher und eine Vorrichtung zur Bewirkung eines Flüssigkeitsstromes von den Speichern in den Behälter umfasst, bei dem

  • – das Gas in dem vorgegebenen Ausgangsvolumen unter dem Ausgangsdruck eingeschlossen wird,
  • – der Behälter über die Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes sukzessiv mit vorgegebenen Sollvolumen von Flüssigkeiten aus zwei oder mehr verschiedenen Speichern befüllt wird,
  • – wobei das Erreichen der jeweiligen Sollvolumina der einzelnen Flüssigkeiten anhand des gemessenen in den Behälter insgesamt eingeströmten Volumens und dem zu Beginn des jeweiligen Befüllvorgangs mit der jeweiligen Flüssigkeit aus dem jeweiligen Speicher bereits in dem Behälter befindlichen und mit der Vorrichtung gemessenen Volumen überwacht wird.
The invention further comprises a method for operating the device having the control, the liquid supply device of which comprises at least two reservoirs filled with liquid and a device for effecting a flow of liquid from the reservoirs into the reservoir, in which
  • The gas is trapped in the predetermined initial volume under the outlet pressure,
  • - The container is successively filled via the device for effecting the liquid flow with predetermined target volume of liquids from two or more different memories,
  • - Wherein the achievement of the respective target volumes of the individual liquids is monitored by the measured volume flowed into the container and the beginning of the respective filling with the respective liquid from the respective memory already in the container and measured with the device volume.

Dabei wird bei der sukzessiven Befüllung des Behälters mit den unterschiedlichen Sollvolumen der einzelnen Flüssigkeiten vorzugsweise mit der Befüllung mit der Flüssigkeit begonnen, von der das größte Sollvolumen benötigt wird, und die Befüllung dann sukzessiv jeweils mit der Flüssigkeit fortgesetzt, von der das nächst kleinere Sollvolumen benötigt wird.In this case, during the successive filling of the container with the different nominal volumes of the individual liquids, it is preferable to start filling with the liquid from which the largest nominal volume is required, and then continue the filling successively with the liquid from which the next smaller nominal volume is required becomes.

Weiter umfasst die Erfindung eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der

  • – die Flüssigkeitszufuhreinrichtung die Flüssigkeit durch eine Speiseleitung in den Behälter leitet,
  • – ein Volumenstrom der Flüssigkeit durch die Speiseleitung gleich dem in den Behälter einströmenden Volumenstrom ist, und
  • – eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die durch die Flüssigkeitszufuhreinrichtung bewirkte Flüssigkeitszufuhr anhand des gemessenen in den Behälters einströmenden Volumenstroms derart regelt, dass der Volumenstrom durch die Speiseleitung und der Volumenstrom in den Behälter einem vorgegebenen Sollvolumenstrom entspricht.
Furthermore, the invention comprises a development of the device according to the invention, in which
  • The liquid supply device passes the liquid through a feed line into the container,
  • A volume flow of the liquid through the feed line is equal to the volume flow entering the container, and
  • - A control device is provided which controls the liquid supplied by the liquid supply means based on the measured volume flow flowing into the container such that the volume flow through the feed line and the volume flow into the container corresponds to a predetermined nominal volume flow.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung

  • – ist in die Speiseleitung eine Mess- oder Analyseeinrichtung eingesetzt,
  • – ist ein Volumenstrom der Flüssigkeit durch die Mess- oder Analyseeinrichtung gleich dem Volumenstrom durch die Speiseleitung und gleich dem in den Behälter einströmenden Volumenstrom, und
  • – die Regeleinrichtung regelt den Volumenstrom durch die Mess- oder Analyseeinrichtung anhand des gemessenen in den Behälters einströmenden Volumenstroms auf einen vorgegebenen Sollvolumenstrom.
According to a preferred embodiment
  • - a measuring or analyzing device is inserted in the feed line,
  • - Is a volume flow of the liquid through the measuring or analysis device equal to the flow rate through the feed line and equal to the inflowing into the tank volume flow, and
  • - The control device controls the volume flow through the measuring or analysis device based on the measured flow into the tank volume flow to a predetermined nominal volume flow.

Weiter umfasst die Erfindung eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der

  • – die Flüssigkeitszufuhreinrichtung mindestens einen mit Flüssigkeit gefüllten Speicher und eine Vorrichtung zur Bewirkung eines Flüssigkeitsstromes von mindestens einem der Speicher in den Behälter umfasst,
  • – die Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes einen regelbaren pneumatischen Druckgeber umfasst,
  • – der jeweils über eine mit einem steuerbaren Ventil, insb. einem 3/2 Wege Umschaltventil, versehene Druckzuleitung an die Speicher angeschlossen ist, und
  • – der Flüssigkeitsstrom durch eine Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit in den Speichern mit einem von dem regelbaren pneumatischen Druckgeber erzeugten Druck bewirkt wird.
Furthermore, the invention comprises a development of the device according to the invention, in which
  • The liquid supply device comprises at least one liquid-filled reservoir and a device for effecting a flow of liquid from at least one of the reservoirs into the reservoir,
  • The device for effecting the liquid flow comprises a controllable pneumatic pressure transmitter,
  • - Which is connected in each case via a with a controllable valve, esp. A 3/2-way changeover valve, provided pressure supply to the memory, and
  • - The liquid flow is effected by pressurizing the liquid in the reservoirs with a pressure generated by the controllable pneumatic pressure transducer.

Gemäß einer ersten Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung ist der regelbare pneumatische Druckgeber über eine mit einem steuerbaren Ventil, insb. einem 3/2 Wege Umschaltventil, verschließbare Druckzuleitung an den Behälter angeschlossen.According to a first development of the last-mentioned further development, the controllable pneumatic pressure transmitter is connected to the container via a pressure supply line which can be closed by a controllable valve, in particular a 3/2 way changeover valve.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Flüssigkeitszufuhreinrichtung über mindestens eine mit einem Ventil, insb. einem Rückschlagventil, ausgestattete Zuleitung an den Behälter angeschlossen.According to a preferred development, the liquid supply device is connected to the container via at least one supply line equipped with a valve, in particular a check valve.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß den drei letztgenannten Weiterbildungen, bei dem Betriebszyklen ausgeführt werden, in denen jeweils

  • – der Behälter und die Flüssigkeit in den Speichern vorab über die 3/2 Wege Umschaltventile mit dem Ausgangsdruck beaufschlagt werden,
  • – das Ventil in der vom Druckgeber zum Behälter führenden Druckzuleitung geschlossen wird,
  • – durch Druckbeaufschlagung von Flüssigkeit aus mindestens einem der Speicher mit einem von dem Druckgeber erzeugten Druck ein Flüssigkeitsstrom in den Behälter bewirkt wird, und
  • – abschließend die insgesamt in dem jeweiligen Betriebszyklus in den Behälter eingeströmte Flüssigkeit, insb. durch Druckbeaufschlagung, aus dem Behälter abgeführt wird.
Furthermore, the invention comprises a method for operating a device according to the three last-mentioned further developments, in which operating cycles are carried out, in each of which
  • - the reservoir and the liquid in the reservoirs are pre-pressurized with the outlet pressure via the 3/2 way change-over valves,
  • The valve is closed in the pressure feed line leading from the pressure transducer to the container,
  • - By pressurizing liquid from at least one of the memory with a pressure generated by the pressure transducer, a liquid flow is effected in the container, and
  • - Finally, the total flowed into the container in the respective operating cycle liquid, esp. By pressurization, is discharged from the container.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der ersten Weiterbildung der Vorrichtung ist der Behälter über eine mit einem Ventil, insb. einem Rückschlagventil, ausgestatte Ablassleitung an ein über eine Entlüftungsöffnung mit dem Umgebungsdruck beaufschlagtes Aufnahmegefäß angeschlossen, in den in dem Behälter befindliche Flüssigkeit abgeführt werden kann.According to a further development of the first further development of the device, the container is connected via a discharge line equipped with a valve, in particular a check valve, to a receiving vessel charged with ambient pressure via a vent opening, into which liquid can be removed.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß der letztgenannten Weiterbildung, bei dem die Flüssigkeit am Ende eines Befüllzyklus aus dem Behälters abgeführt wird, indem

  • – die Flüssigkeitszufuhr in den Behälter unterbrochen wird, und
  • – die im Behälter enthaltene Flüssigkeit über den Druckgeber mit einem Druck beaufschlagt wird, bei dem die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil hindurch über die Ablassleitung ausströmt.
Furthermore, the invention comprises a method for operating a device according to the last-mentioned further development, in which the liquid is discharged from the container at the end of a filling cycle by
  • - the liquid supply to the container is interrupted, and
  • - The liquid contained in the container is acted upon by the pressure transducer with a pressure at which the liquid flows through the check valve through the drain line.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb erfindungsgemäßer Vorrichtungen, bei dem Betriebszyklen ausgeführt werden, bei denen jeweils

  • – Gas in dem vorgegebenen Ausgangsvolumen unter dem Ausgangsdruck eingeschlossen wird,
  • – ein Flüssigkeitsstrom in den Behälter bewirkt wird und der einströmende Volumenstrom und/oder das eingeströmte Volumen gemessen wird,
  • – die Flüssigkeitszufuhr in den Behälter unterbrochen wird, bevor der Gasdruck im Behälter einen vorgegebenen Maximaldruck übersteigt, und
  • – abschließend die in den Behälter in dem jeweiligen Befüllzyklus insgesamt eingeströmte Flüssigkeit aus dem Behälter abgeführt wird.
Furthermore, the invention comprises a method for operating devices according to the invention, in which operating cycles are carried out, in which case in each case
  • Gas is trapped in the given initial volume under the outlet pressure,
  • A liquid flow into the container is effected and the inflowing volume flow and / or the inflow volume is measured,
  • - The liquid supply to the container is interrupted before the gas pressure in the container exceeds a predetermined maximum pressure, and
  • - Finally, the total flowed into the container in the respective filling cycle liquid is discharged from the container.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Vorrichtung vollautomatisch betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Messungen indirekt anhand des Gasdrucks im Behälter erfolgen, so dass hierzu kein direkter Kontakt, insb. kein direkter Kontakt von Sensoren, zur Flüssigkeit erforderlich ist. Darüber hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Messung aufgrund des der Erfindung zugrunde liegenden indirekten Messverfahrens weitgehend unabhängig von der Art der verwendeten Flüssigkeiten, insb. auch von deren Viskositäten, deren Inhomogenitäten und gegebenenfalls darin enthaltenen Verschmutzungen ist. Dies ist insb. ein Vorteil gegenüber kalorimetrischen Durchflussmessverfahren, bei denen die Messgenauigkeit maßgeblich von den unter Umständen veränderlichen Wärmekapazitäten der Flüssigkeiten abhängt.The invention has the advantage that the device can be operated fully automatically. Another advantage is that the measurements are made indirectly based on the gas pressure in the container, so that this no direct contact, esp. No direct contact of sensors, the liquid is required. In addition, the invention offers the advantage that the measurement due to the indirect measuring method on which the invention is based largely independent of the type of liquids used, esp. Of their viscosities, their inhomogeneities and any contaminants contained therein is. This is in particular an advantage over calorimetric flow measuring methods, in which the measuring accuracy depends significantly on the possibly variable heat capacities of the liquids.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bieten den Vorteil, dass sie äußerst vielseitig einsetzbar sind. Durch sie können sowohl Dosierspritzen, Spritzenpumpen, Peristaltikpumpen als auch Systeme, die auf pneumatischem Wege Volumenströme erzeugen und diese anhand von direkten Durchflussmessungen mit in den Strömungspfad eingesetzten Durchflusssensoren auf vorgegebene Sollvolumenströme regeln, ersetzt werden.The devices according to the invention offer the advantage that they are extremely versatile. They can be used to replace dosing syringes, syringe pumps, peristaltic pumps as well as systems that pneumatically generate volume flows and regulate them to predetermined set volume flows using direct flow measurements with flow sensors in the flow path.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The invention and further advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which two embodiments are shown. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.

1 zeigt: eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und 1 shows: a device according to the invention; and

2 zeigt: einen Ausschnitt einer alternativen Ausgestaltung. 2 shows: a section of an alternative embodiment.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung eines Volumenstroms dV(t)/dt einer in einen Behälter 1 einströmenden Flüssigkeit und/oder eines in den Behälter 1 eingeströmten Volumens V(t) der Flüssigkeit. 1 shows an inventive device for measuring a volume flow dV (t) / dt one into a container 1 inflowing liquid and / or one into the container 1 inflow volume V (t) of the liquid.

Die Vorrichtung umfasst eine an eine in den Innenraum des Behälter 1 mündende Befüllöffnung 3 des Behälters 1 angeschlossene Flüssigkeitszufuhreinrichtung 5, die dazu dient, dem Behälter 1 Flüssigkeit zuzuführen. Diese umfasst mindestens einen mit einer Flüssigkeit A, B gefüllten Speicher 7, 9 in dem Flüssigkeit bereit gestellt wird. Die Speicher 7, 9 sind beispielsweise Vorratsbehälter, die einzelne zu analysierende Flüssigkeiten oder zur Analyse benötigte Zusatzflüssigkeiten, wie z. B. Reagenzienlösungen, enthalten. Die Flüssigkeiten A, B können in den Speichern 7, 9 beispielsweise in einem flexiblen gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Behältnis, z. B. einem Beutel aus einer Kunststofffolie, beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen, enthalten sein. Die Speicher 7, 9 sind vorzugsweise als austauschbare Module ausgebildet. Dabei können die Speicher 7, 9 als Einzelelemente vorgesehen sein, oder es können zwei oder mehr Speicher parallel zueinander in einer vorzugsweise austauschbaren Vorratskartusche zusammengefasst werden.The device comprises a to an in the interior of the container 1 opening filling opening 3 of the container 1 connected liquid supply device 5 that serves to the container 1 To supply liquid. This comprises at least one filled with a liquid A, B memory 7 . 9 is provided in the liquid. The stores 7 . 9 For example, storage tanks containing individual liquids to be analyzed or additional liquids required for analysis, such. For example, reagent solutions. The liquids A, B can in the stores 7 . 9 for example, in a flexible gas and liquid impermeable container, e.g. As a bag made of a plastic film, such as polyethylene or polypropylene, may be included. The stores 7 . 9 are preferably designed as exchangeable modules. The memory can 7 . 9 be provided as individual elements, or it can be combined parallel to each other in a preferably exchangeable storage cartridge two or more memory.

Die Speicher 7, 9 sind an eine Vorrichtung zur Bewirkung eines Flüssigkeitsstromes von mindestens einem der Speicher 7, 9 in den Behälter 1 angeschlossen. Diese Vorrichtung umfasst einen regelbaren pneumatischen Druckgeber 11, der jeweils über eine mit einem steuerbaren Ventil V1, V2 verschließbare Druckzuleitung 13, 15 eingangsseitig an die Speicher 7, 9 angeschlossen ist. Die Ventile V1, V2 sind vorzugsweise 3/2 Wege Umschaltventile, über die die Speicher 7, 9 wahlweise mit dem vom Druckgeber 11 generierten Druck p oder einem Bezugsdruck pB, vorzugsweise dem Atmosphärendruck, beaufschlagbar sind, oder durch vollständige Schließung des jeweiligen Ventils V1, V2 eingangsseitig druckdicht und gasdicht verschließbar sind. Die Begriffe 'Öffnen' und 'Schließen' werden hier in Verbindung mit allen Ventilen durchgängig derart verwendet, dass die zugehörige Leitung, in die das jeweilige Ventil eingesetzt ist, bei geöffnetem Ventil frei und bei geschlossenem Ventil gesperrt ist.The stores 7 . 9 are to a device for effecting a liquid flow of at least one of the memory 7 . 9 in the container 1 connected. This device comprises a controllable pneumatic pressure transducer 11 , which in each case via a pressure supply line closable with a controllable valve V1, V2 13 . 15 on the input side to the memory 7 . 9 connected. The valves V1, V2 are preferably 3/2 way switching valves, via which the memory 7 . 9 optionally with that of the pressure transducer 11 generated pressure p or a reference pressure p B , preferably the atmospheric pressure, can be acted upon, or pressure-tight and gas-tight closure by closing the respective valve V1, V2 on the input side. The terms 'open' and 'close' are used here in conjunction with all valves throughout such that the associated line in which the respective valve is inserted, with the valve open and locked when the valve is closed.

Ausgangsseitig sind die Speicher 7, 9 jeweils über eine Zuleitung 17, 19 an die Befüllöffnung 3 des Behälters 1 angeschlossen, in deren dem Behälter 1 zugewandten Ende jeweils ein Ventil VR1, VR2, vorzugsweise ein Rückschlagventil, eingesetzt ist. Die beiden Zuleitungen 17, 19 münden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Zuleitung 20, die sie mit der Behälteröffnung 3 verbindet.On the output side are the memories 7 . 9 each via a supply line 17 . 19 to the filling opening 3 of the container 1 connected, in which the container 1 each end facing a valve VR1, VR2, preferably a check valve is used. The two supply lines 17 . 19 open in the illustrated embodiment in a supply line 20 They with the container opening 3 combines.

Ist nur ein Speicher, z. B. der Speicher 7, vorgesehen, wird vorzugsweise ein einziges unmittelbar vor der Befüllöffnung 3 in die in diesem Fall vom Speicher 7 bis zur Behälteröffnung 3 führende Zuleitung 20 eingesetztes – in 1 zusätzlich eingezeichnetes – Ventil VR verwendet. In dem Fall entfallen der in 1 dargestellte zweite Speicher 9, dessen Zuleitung 19 und die beiden Ventile VR1 und VR2.Is only a memory, for. B. the memory 7 is provided, preferably a single immediately before the filling opening 3 in that case from the store 7 to the container opening 3 leading supply line 20 used - in 1 additionally marked - valve VR used. In that case, the in 1 illustrated second memory 9 whose supply line 19 and the two valves VR1 and VR2.

Das gleiche gilt für mehrere immer zeitgleich parallel zur Befüllung eingesetzte Speicher, deren Flüssigkeiten in einer unmittelbar zum Behälter 1 führenden Zuleitung 20 zusammengeführt werden. Letzteres entspricht der dargestellten Variante ohne die beiden Ventile VR1 und VR2 in den Zuleitungen 17 und 19.The same applies to several always simultaneously used parallel to the filling memory, their liquids in a directly to the container 1 leading supply line 20 be merged. The latter corresponds to the illustrated variant without the two valves VR1 and VR2 in the supply lines 17 and 19 ,

Sind dagegen zwei oder mehr Speicher 7, 9 jeweils über deren mit dem jeweils dazugehörigen Ventil VR1, VR2 ausgestattete Zuleitung 17, 19 z. B. über die weitere Zuleitung 20 an den Behälter 1 angeschlossen, so kann das hier zusätzlich dargestellte Ventil VR entfallen.On the other hand, there are two or more memories 7 . 9 in each case via their supply line equipped with the respectively associated valve VR1, VR2 17 . 19 z. B. over the further supply line 20 to the container 1 connected, so the valve VR shown here can be omitted.

Alternativ kann der Behälter 1 für jede der an einen der Speicher angeschlossenen Zuleitungen eine eigene Befüllöffnung aufweisen, an die die Zuleitungen jeweils über ein Ventil angeschlossen sind. Diese Ausführungsform ist in dem in 2 dargestellten Ausschnitt einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dort sind vier Speicher 7a, 7b, 7c, 7d jeweils über eine daran angeschlossene Zuleitung 17a, 17b, 17c, 17d an eine der vier Befüllöffnungen 3a, 3b, 3c, 3d des Behälters 1 angeschlossen. Jede der vier Zuleitungen 17a, 17b, 17c, 17d ist behälterseitig mit einem Ventil VRa, VRb, VRc, VRd, vorzugsweise einem passiven Rückschlagventil, ausgestattet.Alternatively, the container 1 for each of the supply lines connected to one of the memory have their own filling, to which the supply lines are each connected via a valve. This embodiment is in the in 2 illustrated section of an alternative embodiment a device according to the invention shown. There are four stores 7a . 7b . 7c . 7d each via a connected supply line 17a . 17b . 17c . 17d to one of the four filling openings 3a . 3b . 3c . 3d of the container 1 connected. Each of the four supply lines 17a . 17b . 17c . 17d is on the tank side with a valve VRa, VRb, VRc, VRd, preferably a passive check valve equipped.

Ein Flüssigkeitsstrom aus einem oder zeitlich nacheinander aus mehreren Speichern 7, 9 in den Behälter 1, kann bei der in 1 dargestellten Variante nun jederzeit dadurch bewirkt werden, das die Flüssigkeit in dem jeweiligen Speicher 7, 9 über den Druckgeber 11 mit einem Druck p beaufschlagt wird, der weit genug über dem im Inneren des Behälters 1 herrschenden Druck liegt, um den Durchbrechdruck des jeweiligen Rückschlagventils VR1, VR2 bzw. VR und den Flusswiderstand der jeweiligen Zuleitung 17, 19 und 20 zu überwinden. Sobald der über das jeweilige Rückschlagventil VR1, VR2 bzw. VR abfallende Druck größer als dessen Durchbrechdruck ist, fließt ein Flüssigkeitsstrom aus dem jeweiligen Speicher 7 bzw. 9 in den Behälter 1, der mit zunehmendem, vom Druckgeber 11 erzeugtem Druck p ansteigt. Über eine entsprechende Ansteuerung des Druckgebers 11 und der Ventile V1, V2 kann die Flüssigkeitszufuhr vollautomatisch erfolgen. Dabei wird dem Behälter 1 in Abhängigkeit von dem erfindungsgemäßen Messverfahren und der Verwendung der Vorrichtung zu vorgegeben Zeiten Flüssigkeit A, B aus einem ausgewählten Speicher, aus mehreren ausgewählten Speichern, oder aus allen Speichern 7, 9 zugeführt, oder die Flüssigkeitszufuhr insgesamt unterbrochen.A liquid stream from one or more times in succession from several stores 7 . 9 in the container 1 , at the in 1 illustrated variant now at any time be effected by the liquid in the respective memory 7 . 9 via the pressure transducer 11 is subjected to a pressure p far enough above that inside the container 1 prevailing pressure is the breakthrough pressure of the respective check valve VR1, VR2 or VR and the flow resistance of the respective supply line 17 . 19 and 20 to overcome. As soon as the pressure dropping over the respective check valve VR1, VR2 or VR is greater than its breakthrough pressure, a liquid flow flows out of the respective store 7 respectively. 9 in the container 1 that increasing with, from the pressure transducer 11 generated pressure p increases. Via a corresponding control of the pressure transmitter 11 and the valves V1, V2, the liquid supply can be fully automatic. This is the container 1 depending on the measuring method according to the invention and the use of the device at predetermined times, liquid A, B from a selected memory, from a plurality of selected memories, or from all memories 7 . 9 supplied, or the total fluid supply interrupted.

Um die Flüssigkeitszufuhr aus einem oder mehreren Speichern 7, 9 zu unterbrechen, wird die Flüssigkeit A, B in den betroffenen Speichern 7, 9 vorzugsweise über eine entsprechende Ansteuerung des jeweiligen 3/2 Wege Umschaltventils V1, V2 in der zugehörigen Druckzuleitung 13, 15 mit dem Bezugsdruck pB, insb. dem Atmosphärendruck, beaufschlagt. Hierdurch wird erreicht, dass der Druckabfall über dem jeweiligen Rückschlagventil VR1, VR2 bzw. VR unmittelbar unter den Durchbrechdruck absinkt, und keine Flüssigkeit A, B mehr durch die jeweilige Zuleitung 17, 19 bzw. 20 austreten kann. Alternativ kann bei Verwendung von aktiven Ventilen anstelle der passiven Rückschlagventile VR1, VR2 die Flüssigkeitszufuhr auch durch aktives Öffnen und Schließen dieser Ventile gesteuert werden. Hierbei muss jedoch in den Speichern 7, 9 ebenfalls ein hinreichender Überdruck gegenüber dem Volumen des Behälters 1 herrschen, um bei geöffnetem aktivem Ventil einen Volumenstrom der Flüssigkeit zu erzeugen.To remove fluid from one or more stores 7 . 9 To interrupt, the liquid A, B in the affected stores 7 . 9 preferably via a corresponding control of the respective 3/2 way switching valve V1, V2 in the associated pressure supply line 13 . 15 with the reference pressure p B , in particular the atmospheric pressure, applied. This ensures that the pressure drop across the respective non-return valve VR1, VR2 or VR drops immediately below the breakthrough pressure, and no liquid A, B more through the respective supply line 17 . 19 respectively. 20 can escape. Alternatively, when active valves are used instead of the passive check valves VR1, VR2, the liquid supply can also be controlled by actively opening and closing these valves. However, this must be in the memories 7 . 9 also a sufficient overpressure relative to the volume of the container 1 prevail in order to generate a volume flow of the liquid when the active valve is open.

Auf die gleiche Weise wird auch die Flüssigkeitszufuhr aus den einzelnen Speichern 7a, 7b, 7c, 7d der in 2 dargestellten Variante bewirkt, die hierzu entsprechend jeweils über eine mit einem 3/2 Wege Umschaltventil Va, Vb, Vc, Vd ausgestatte Druckzuleitung 13a, 13b, 13c, 13d an den Druckgeber 11 angeschlossen sind.In the same way, the liquid supply from the individual stores 7a . 7b . 7c . 7d the in 2 shown variant, the corresponding thereto in each case via a with a 3/2 way switching valve Va, Vb, Vc, Vd equipped pressure supply line 13a . 13b . 13c . 13d to the pressure transmitter 11 are connected.

Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Variante, bei der alle Speicher 7, 9 im Voraus mit Flüssigkeit befüllte Vorratsbehälter sind, ist in 2 beispielhaft ein Speicher, der Speicher 7a, als Probenentnehmer ausgebildet, der innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem vorgeschalteten Befüllvorgang mit einer Flüssigkeit S, z. B. einer zu analysierenden Probe, befällt werden kann. Hierzu weist dieser Speicher 7a eine im Speicherinnenraum mündende mit einem Ventil VS1, vorzugsweise einem Rückschlagventil, ausgestattete Probenzuleitung LS auf, und der Speicherinnenraum ist über eine zwischen Speicher 7a und Ventil Va in die Druckzuleitung 13a angeschlossene mit einem Ventil VV ausgestatte Abzweigung LV an eine Vakuumpumpe PV angeschlossen. Durch das Anlegen eines Vakuums an den Speicherinnenraum kann nun die Flüssigkeit S über die Probenzuleitung LS in den Speicher 7a gesaugt werden. Währenddessen wird der Füllstand im Speicherinnenraum vorzugsweise durch einen entsprechenden – hier durch zwei Elektroden E1, E2 dargestellten – Sensor überwacht. Um während des Befüllvorgangs ein Eintreten von Flüssigkeit über die zum Behälter 1 führende Zuleitung 17a zu unterbinden ist in dem mit der Zuleitung 17a verbundenen Ausgang des Speichers 7a ein weiteres Ventil VS2, vorzugsweise ebenfalls ein Rückschlagventil, vorgesehen.Unlike the in 1 illustrated variant in which all memory 7 . 9 are in advance filled with liquid reservoir is in 2 an example of a memory, the memory 7a formed as a sampler, which within the inventive device in an upstream filling with a liquid S, z. B. a sample to be analyzed, can be charged. For this purpose, this memory 7a a sample supply line LS, which opens in the interior of the storage space and has a valve VS1, preferably a check valve, and the storage interior is provided with an intermediate storage 7a and valve Va in the pressure supply line 13a connected with a valve V V equipped branch L V connected to a vacuum pump P V. By applying a vacuum to the storage interior, the liquid S can now be transferred to the storage via the sample supply line LS 7a be sucked. Meanwhile, the level in the storage interior is preferably monitored by a corresponding - shown here by two electrodes E1, E2 - sensor. To during the filling process, an entry of liquid over the container 1 leading supply line 17a To prevent is in the with the supply line 17a connected output of the memory 7a another valve VS2, preferably also a check valve provided.

Abgesehen von der Besonderheit der Probenentnahme gelten die nachfolgenden Ausführungen zu dem in 1 dargestellten entsprechend auch für das Ausführungsbeispiel von 2.Apart from the special nature of the sampling, the following statements apply to the in 1 illustrated accordingly also for the embodiment of 2 ,

Der Behälter 1 weist in seinem Innenraum ein vorgegebenes Ausgangsvolumen V0 auf, das zu Beginn eines jeden Betriebszyklusses der Vorrichtung keine Flüssigkeit enthält. An den Innenwänden gegebenenfalls noch anhaftende Tropfen oder Restfeuchtigkeit werden hierbei aufgrund ihres äußerst geringen Einflusses auf das erfindungsgemäße Verfahren als vernachlässigbar angesehen. An den Behälter 1 ist eine Vorrichtung angeschlossen, die dazu dient, in dem vorgegebenen Ausgangsvolumen V0 vor dem Einströmen von Flüssigkeit Gas, insb. Luft, unter einem Ausgangsdruck p0 einzuschließen.The container 1 has in its interior a predetermined initial volume V 0 , which contains no liquid at the beginning of each operating cycle of the device. Any drops or residual moisture still adhering to the inner walls are considered to be negligible due to their extremely low influence on the process according to the invention. To the container 1 a device is connected, which serves in the predetermined output volume V 0 before the influx of liquid gas, esp. Air, include at an output pressure p 0 .

Vorzugsweise ist der ohnehin vorhandene regelbare pneumatische Druckgeber 11 über eine weitere mit einem Ventil V3, vorzugsweise einem 3/2 Wege Umschaltventil, ausgestalte Druckzuleitung 21 an den Behälter 1 angeschlossen. Der Ausgangsdruck p0 kann ein vom Druckgeber 11 generierter Druck p sein, mit dem der Behälter 1 über die Druckzuleitung 21 beaufschlagt wird. Vorzugweise wird jedoch als Ausgangsdruck p0 der oben genannte Bezugsdruck pB, d. h. vorzugsweise der Atmosphärendruck, verwendet, mit dem der Behälter 1 durch eine entsprechende Ansteuerung des 3/2 Wege Umschaltventils V3 beaufschlagt wird. Das auf diese Weise im Behälter 1 im Ausgangsvolumen V0 befindliche Gas wird anschließend eingeschlossen, indem der Behälter 1 durch die vollständige Schließung des Ventils V3 gas- und druckdicht verschlossen wird. Hiernach herrscht im Innern des nun geschlossenen Systems der Ausgangsdruck p0.Preferably, the already existing controllable pneumatic pressure transducer 11 via a further with a valve V3, preferably a 3/2 way switching valve, ausgestalt Druckzuleitung 21 to the container 1 connected. The output pressure p 0 can be a from the pressure transducer 11 be generated pressure with which the container 1 via the pressure supply line 21 is charged. Preferably, however, as the output pressure p 0 of the above Reference pressure p B , that is, preferably the atmospheric pressure used with which the container 1 is acted upon by a corresponding control of the 3/2 way switching valve V3. This way in the container 1 Gas in the initial volume V 0 is then trapped by the vessel 1 is closed gas-tight and pressure-tight by the complete closure of the valve V3. After this, the output pressure p 0 prevails inside the now closed system.

Alternativ könnte das Ausgangsvolumen V0 über eine hier nicht dargestellte Belüftungsöffnung im Behälter 1 mit Luft unter Atmosphärendruck befüllt, und anschließend mittels eines geeigneten Verschlusses gasdicht verschlossen werden.Alternatively, the initial volume V 0 via a ventilation opening not shown in the container 1 filled with air under atmospheric pressure, and then sealed gas-tight by means of a suitable closure.

Um das Ausgangsvolumen V0 auf reproduzierbare Weise vorgeben zu können, wird vorzugsweise vorab ein definierter Ausgangszustand der Vorrichtung bewirkt, bei dem die Zuleitungen 17, 19 bzw. 20 bis zu dem jeweiligen darin befindlichen Ventil VR1, VR2 bzw. VR mit Flüssigkeit A, B befüllt sind. Das reproduzierbar vorgebbare Ausgangsvolumen V0 umfasst nun das nicht mit Flüssigkeit gefüllte restliche Leitungsvolumen der Zuleitungen 17, 19 bzw. 20 zwischen dem jeweiligen Ventil VR1, VR2 bzw. VR und der Behälteröffnung 3, das Innenvolumen des Behälters 1 und das Leitungsvolumen im Inneren der Druckzuleitung 21 vom Behälter 1 bis zum Ventil V3.In order to predetermine the initial volume V 0 in a reproducible manner, a defined initial state of the device is preferably effected in advance, in which the supply lines 17 . 19 respectively. 20 are filled to the respective valve located therein VR1, VR2 or VR with liquid A, B. The reproducible predetermined output volume V 0 now includes the not filled with liquid remaining line volume of the leads 17 . 19 respectively. 20 between the respective valve VR1, VR2 or VR and the container opening 3 , the internal volume of the container 1 and the line volume in the interior of the pressure feed line 21 from the container 1 to the valve V3.

An den Behälter 1 ist ein Drucksensor 23 angeschlossen, mit dem ein Gasdruck pG im Inneren des Behälters 1 gemessen wird. Sofern der Drucksensor 23 nicht unmittelbar im Inneren des Behälters 1 angeordnet ist, so bildet auch das Innenvolumen der Anschlussleitung 22 über die der Gasdruck pG dem Drucksensor 23 zugeführt wird, einen Bestandteil des Ausgangsvolumens V0.To the container 1 is a pressure sensor 23 connected, with a gas pressure p G inside the container 1 is measured. If the pressure sensor 23 not directly inside the container 1 is arranged, so also forms the inner volume of the connecting cable 22 via which the gas pressure p G the pressure sensor 23 is supplied, a component of the output volume V 0 .

In einem ersten Verfahrensschritt wird – wie oben bereits erläutert – das Gas unter dem Ausgangsdruck p0 im Ausgangsvolumen V0 eingeschlossen. Vorzugsweise werden die Flüssigkeiten in den Speichern 7, 9 während der Druckbeaufschlagung des Ausgangsvolumens V0 mit dem Ausgangsdruck p0 parallel dazu über die in deren Druckzufuhrleitungen 13, 15 eingesetzten 3/2 Wege Umschaltventile V1, V2 ebenfalls mit Gas unter dem Ausgangsdruck p0 beaufschlagt. Hierdurch wird eine definierte Ausgangssituation geschaffen, bei der kein Druckabfall über die Rückschlagventile VR1, VR2 bzw. VR besteht. Die Rückschlagventile VR1, VR2 bzw. VR verhindern in diesem Verfahrensschritt das Eindringen von Flüssigkeit in den Behälter 1.In a first method step, as already explained above, the gas is enclosed in the initial volume V 0 at the outlet pressure p 0 . Preferably, the liquids in the stores 7 . 9 during the pressurization of the output volume V 0 with the output pressure p 0 in parallel to that in the pressure supply lines thereof 13 . 15 used 3/2 way switching valves V1, V2 also acted upon by gas at the output pressure p 0 . As a result, a defined starting situation is created in which there is no pressure drop across the check valves VR1, VR2 or VR. The check valves VR1, VR2 and VR prevent in this process step the penetration of liquid into the container 1 ,

Im nächsten Verfahrensschritt wird der mit Gas unter dem Ausgangsdruck p0 gefüllte Behälter 1 durch das vollständige Schließen des Ventils V3 gasdicht verschlossen, und der Ausgangsdruck p0 im Behälter 1 mit dem Drucksensor 23 gemessen.In the next process step, the container filled with gas under the initial pressure p 0 is 1 closed gas-tight by the complete closing of the valve V3, and the outlet pressure p 0 in the container 1 with the pressure sensor 23 measured.

Anschließend wird ein Flüssigkeitsstrom aus einem oder mehreren Speichern 7, 9 in den Behälter 1 bewirkt. Hierzu wird der vom Druckgeber 11 generierte Druck p über die Druckzuleitungen 13, 15 durch eine entsprechende Ansteuerung der Ventile V1, V2 ausschließlich den Speichern 7, 9 zugeführt, die Flüssigkeit ausgeben sollen. Zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes in den Behälter 1 wird der Druck p des Druckgebers 11 auf einen Druck p erhöht der weit genug über dem im Inneren des Behälters 1 herrschenden Druck liegt, um den Durchbrechdruck des jeweiligen Rückschlagventils VR1, VR2 bzw. VR und den Flusswiderstand der jeweiligen Zuleitung 17, 19 und der Zuleitung 20 zu überwinden. Dabei gilt, dass der Flüssigkeitsstrom umso größer ist, je höher der Druck p ist.Subsequently, a liquid flow of one or more memories 7 . 9 in the container 1 causes. For this purpose, that of the pressure transducer 11 generated pressure p over the pressure supply lines 13 . 15 by a corresponding control of the valves V1, V2 exclusively the memories 7 . 9 fed, the liquid to spend. To effect the flow of liquid into the container 1 becomes the pressure p of the pressure transducer 11 increased to a pressure p far enough above that inside the container 1 prevailing pressure is the breakthrough pressure of the respective check valve VR1, VR2 or VR and the flow resistance of the respective supply line 17 . 19 and the supply line 20 to overcome. In this case, the higher the pressure p, the greater the liquid flow.

Die in den Behälter 1 einströmende Flüssigkeit komprimiert das im Behälter 1 eingeschlossene Gas auf ein vom insgesamt eingeströmten Volumen V(t) der Flüssigkeit abhängiges Gasvolumen VG, das näherungsweise gleich der Differenz aus dem Ausgangsvolumen V0 und dem Volumen V(t) der insgesamt bis zu dem jeweiligen Zeitpunkt t eingeströmten Flüssigkeit ist. Geringfügige, in der Regel vernachlässigbar geringe Abweichungen von dieser Differenz beruhen auf der Kompressibilität der jeweiligen Flüssigkeit und der Löslichkeit des Gases in der jeweiligen Flüssigkeit. Die einströmende Flüssigkeit bewirkt hierdurch einen vom eingeströmten Volumen V(t) und vom einströmenden Volumenstrom dV(t)/dt abhängigen Anstieg des Gasdrucks pG(t) des Gases im Behälter 1 gegenüber dem Ausgangsdruck p0.The in the container 1 inflowing liquid compresses this in the container 1 enclosed gas to a dependent on the total volume V (t) of the liquid-dependent liquid volume V G , which is approximately equal to the difference between the initial volume V 0 and the volume V (t) of the total up to the respective time t flowed liquid. Minor, usually negligible, deviations from this difference are due to the compressibility of the respective liquid and the solubility of the gas in the respective liquid. The inflowing liquid thereby causes a rise of the gas pressure p G (t) of the gas in the container, which is dependent on the inflowing volume V (t) and on the inflowing volume flow dV (t) / dt 1 relative to the outlet pressure p 0 .

Erfindungsgemäß wird der Gasdruck pG(t) des Gases im Behälter 1 als Funktion der Zeit t gemessen, und anhand des gemessenen Gasdrucks pG(t) das in den Behälter 1 bis zur Zeit t insgesamt eingeströmte Volumen V(t) und/oder der in den Behälter 1 zur Zeit t einströmende Volumenstrom dV(t)/dt bestimmt.According to the invention, the gas pressure p G (t) of the gas in the container 1 measured as a function of time t, and the measured gas pressure p G (t) into the container 1 up to the time t total volume flowed V (t) and / or into the container 1 at time t inflowing volume flow dV (t) / dt determined.

Unter der Annahme, dass sich das eingeschlossene Gas wie ein ideales Gas verhält, gilt das Boyle-Mariotte Gesetz, wonach das Produkt von Gasdruck pG und Gasvolumen VG des eingeschlossenen Gases bei gleich bleibender Temperatur konstant, und damit hier gleich dem Produkt von Ausgangsdruck p0 und Ausgangsvolumen V0 ist. Damit gilt näherungsweise: p0VG = pG(V0 – V) = p0V0 Assuming that the trapped gas behaves like an ideal gas, the Boyle-Mariotte law applies, according to which the product of gas pressure p G and gas volume V G of the trapped gas is constant at constant temperature, and thus equal to the product of outlet pressure p 0 and initial volume V 0 . Thus, approximately: p 0 V G = p G (V 0 -V) = p 0 V 0

Anhand dieser Beziehung ergibt sich das bis zur Zeit t eingeströmte Volumen V(t) der Flüssigkeit zu:

Figure 00160001
und der zur Zeit t einströmende Volumenstrom dV(t)/dt zu:
Figure 00170001
Based on this relationship, the volume V (t) of the liquid which has flowed up until time t results in:
Figure 00160001
and the volume flow dV (t) / dt flowing in at time t:
Figure 00170001

Beide Größen können unmittelbar anhand des als Funktion der Zeit t gemessenen Gasdrucks pG(t) berechnet werden.Both quantities can be calculated directly from the gas pressure p G (t) measured as a function of the time t.

Hierzu umfasst die Vorrichtung eine an den Drucksensor 23 angeschlossene elektronische Einheit 25, die anhand des nach dem Verschließen des unter dem Ausgangsdruck p0 mit dem Ausgangsvolumen V0 an Gas befüllten Behälters 1 mit dem Drucksensor 23 als Funktion der Zeit t gemessenen Gasdrucks pG(t) während eines jeden Betriebszyklusses das eingeströmte Volumen V(t) und/oder den einströmenden Volumenstrom dV(t)/dt der Flüssigkeit bestimmt.For this purpose, the device comprises a to the pressure sensor 23 connected electronic unit 25 , Based on the after filling the under output pressure p 0 filled with the initial volume V 0 to gas tank 1 with the pressure sensor 23 as a function of the time t measured gas pressure p G (t) during each operating cycle determines the inflow volume V (t) and / or the inflowing volume flow dV (t) / dt of the liquid.

Da es unter Umständen sehr schwer oder aufwendig sein kann, das Ausgangsvolumen V0 im Behälter 1 genau zu ermitteln und sich das Verhalten des Gases, z. B. aufgrund von darin enthaltener Feuchtigkeit, geringfügig von dem eines idealen Gases unterscheiden kann, wird vorzugsweise vorab ein Kalibrationsverfahren ausgeführt.Since it may be very difficult or expensive, the initial volume V 0 in the container 1 to determine exactly and the behavior of the gas, eg. B. due to moisture contained therein, slightly different from that of an ideal gas, a calibration method is preferably carried out in advance.

Hierzu wird ein relativer Gasdruck pR definiert, der gleich einem Quotienten aus dem Ausgangsdruck p0 und dem gemessenen Gasdruck pG ist.For this purpose, a relative gas pressure p R is defined which is equal to a quotient of the output pressure p 0 and the measured gas pressure p G.

Figure 00170002
Figure 00170002

In dem vorgeschalteten Kalibrationsverfahren wird ausgehend von dem zuvor beschriebenen definierten Ausgangszustand mit dem im Ausgangsvolumen V0 unter dem Ausgangsdruck p0 eingeschlossenen Gas eine Kenngröße mV der Vorrichtung bestimmt, die die Steigung des relativen Gasdrucks pR in Abhängigkeit vom eingeströmten Volumen V angibt.In the upstream calibration method, starting from the defined initial state described above with the gas enclosed in the initial volume V 0 at the outlet pressure p 0 , a parameter m V of the device is determined which indicates the slope of the relative gas pressure p R as a function of the inflow volume V.

Figure 00180001
Figure 00180001

Diese Änderung des relativen Gasdrucks pR pro Änderung des eingeströmten Volumens V kann beispielsweise bestimmt werden, in dem der Behälter 1 sukzessiv mit mehreren bekannten Referenzvolumen befüllt, und anhand der dabei gemessenen Gasdrücke pG die zugehörigen relativen Gasdrücke pR als Funktion des jeweils im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeitsvolumens aufgezeichnet werden. Alternativ kann die Kenngröße mV ermittelt werden, indem der Behälter 1 mit einem konstanten bekannten Referenzvolumenstrom an Flüssigkeit befüllt wird, aus dem das eingeströmte Volumen V durch Integration über die Zeit abgeleitet wird, und die zugehörigen relativen Gasdrücke pR als Funktion des eingeströmten Volumens V anhand der gemessenen Gasdrücke pG aufgezeichnet werden. in beiden Fällen wird die Steigung der aufgezeichneten die relativen Gasdrücke pR als Funktion des eingeströmten Volumens V wiedergebenden Kennlinie bestimmt, die gleich der gesuchten Kenngröße mV ist.This change in the relative gas pressure p R per change in the inflow volume V can be determined, for example, in which the container 1 successively filled with several known reference volume, and based on the thereby measured gas pressures p G, the associated relative gas pressures p R as a function of each in the container 1 be recorded liquid volume. Alternatively, the parameter m V can be determined by the container 1 is filled with a constant known reference volume flow of liquid, from which the inflow volume V is derived by integration over time, and the associated relative gas pressures p R are recorded as a function of the inflow volume V on the basis of the measured gas pressures p G. in both cases, the slope of the recorded relative gas pressures p R as a function of the volume V flowed in reproducing characteristic curve is determined, which is equal to the sought characteristic m V.

Die Kenngröße mV ist eine Konstante, die im Wesentlichen dem negativen Kehrwert des Ausgangsvolumens V0 entspricht, und zugleich Abweichungen des Verhaltens des Gases von dem eines idealen Gases mit berücksichtigt.The parameter m V is a constant which essentially corresponds to the negative reciprocal of the output volume V 0 , and at the same time takes into account deviations of the behavior of the gas from that of an ideal gas.

Wenn ein solches Kalibrationsverfahren nicht ausgeführt werden kann oder soll, so kann – bei bekanntem oder durch Messung bestimmten Ausgangsvolumen V0 – für das nachfolgend weiter beschriebene Verfahren anstelle der Kenngröße mV ein Näherungswert mV' mit:

Figure 00180002
verwendet werden.When such a calibration method can not be executed or will, it may - if known, or by measuring certain initial volume V 0 - for the further method described below instead of the parameter m V m, an approximate value V ', comprising:
Figure 00180002
be used.

Im Anschluss an das Kalibrationsverfahren wird die Flüssigkeit aus dem Behälter 1 entleert und der definierte Ausgangszustand wieder hergestellt.Following the calibration procedure, the liquid is removed from the container 1 emptied and the defined initial state restored.

Der anschließende Betrieb der Vorrichtung erfolgt vorzugsweise in aufeinander folgenden Betriebszyklen, in denen ausgehend vom Ausgangszustand Gas unter dem Ausgangsdruck p0 im Ausgangsvolumen V0 eingeschlossen wird, der Behälter 1 anschließend mit Flüssigkeit befüllt wird, und abschließend die insgesamt in dem jeweiligen Betriebszyklus in den Behälter 1 eingeströmte Flüssigkeit aus dem Behälter 1 abgeführt wird.The subsequent operation of the device is preferably carried out in successive operating cycles in which, starting from the initial state, gas is included under the initial pressure p 0 in the initial volume V 0 , the container 1 is then filled with liquid, and finally the total in the respective operating cycle in the container 1 inflowing liquid from the container 1 is dissipated.

Während des Befüllvorgangs wird das bis zum Zeitpunkt t insgesamt eingeströmte Volumen V(t) als Quotient aus dem um 1 reduzierten relativen Gasdruck pR(t) und der Kenngröße mV bestimmt. D. h.:

Figure 00190001
During the filling process, the volume V (t) which has flowed in at the time t is determined as the quotient of the relative gas pressure p R (t) reduced by 1 and the parameter m V. D. h .:
Figure 00190001

Während des Befüllvorgangs wird anhand des als Funktion der Zeit gemessenen Gasdrucks pG(t) eine zeitliche Änderungsrate dpR/dt des relativen Gasdrucks pR bestimmt, und der zu messende Volumenstrom dV(t)/dt der einströmenden Flüssigkeit gleich einem Quotienten aus der zeitlichen Änderungsrate dpR/dt des relativen Gasdrucks pR und der Kenngröße mV gesetzt. During the filling process, a time change rate dp R / dt of the relative gas pressure p R is determined on the basis of the gas pressure p G (t) measured as a function of time, and the volume flow dV (t) / dt of the inflowing liquid to be measured equals a quotient of the rate of change dp R / dt of the relative gas pressure p R and the parameter m V set.

Figure 00190002
Figure 00190002

Das insgesamt in den Behälter 1 bis zum Zeitpunkt t eingeströmte Volumen V(t) kann alternativ auch durch eine Integration bzw. Summation der auf die letztgenannte Weise gemessenen Volumenströme dV(t)/dt über diesen Zeitraum bestimmt werden.The total in the container 1 Alternatively, volumes V (t) that have flowed up to time t can also be determined by an integration or summation of the volume flows dV (t) / dt measured in the last-mentioned manner over this period of time.

Vorzugsweise besitzen alle Komponenten, die das Volumen V0 umgeben, näherungsweise die gleiche Temperatur, die vorzugsweise zumindest näherungsweise gleich der Temperatur des im Volumen V0 eingeschlossenen Gases ist. Lokale Temperaturveränderungen innerhalb des Volumens V0, z. B. durch Erwärmung des Ventils V3, sollten nach Möglichkeit vermieden werden, da hierdurch Druckänderungen bewirkt werden können, die zu einer temperaturabhängigen Messungenauigkeit führen. Eine durch eine vorwiegend homogene Temperaturveränderung des im Volumen V0 eingeschlossenen Gases bewirkte Druckänderung kann mit Hilfe eines in das Volumen V0 integrierten Temperatursensors, z. B. anhand der aus der Zustandsgleichung idealer Gase folgenden linearen Temperaturabhängigkeit des Produkts von Gasdruck pG und Gasvolumen VG, kompensiert werden.Preferably, all components surrounding the volume V 0 have approximately the same temperature, which is preferably at least approximately equal to the temperature of the gas enclosed in the volume V 0 . Local temperature changes within the volume V 0 , z. B. by heating the valve V3, should be avoided if possible, as this pressure changes can be effected, which lead to a temperature-dependent measurement inaccuracy. A predominantly by a homogeneous temperature change of the enclosed volume V 0 caused gas pressure change can using an integrated in the volume V 0 temperature sensor, z. B. on the basis of the equation of state of ideal gases following linear temperature dependence of the product of gas pressure p G and gas volume V G , be compensated.

Die Befüllung des Behälters 1 und die Messung von eingeströmtem Volumen V und/oder einströmendem Volumenstrom dV/dt können nun solange fortgesetzt werden, bis der Gasdruck pG im Behälter 1 einen vorgegebenen Maximaldruck PGmax erreicht. Dieser Maximaldruck wird durch verschiedene physikalische Größen, wie beispielsweise die Flüssigkeitsaufnahmekapazität des Behälters 1, die Druckfestigkeit der Zuleitungen 17, 19 bzw. 20 und des Behälters 1 und den Maximaldruck von Druckgeber 11 oder Drucksensor 23 vorgegeben. Bevorzugt wird der Maximaldruck PGmax jedoch auf einen Druck von weniger als 2 bar, z. B. auf einen Druck von 1 bar, gegenüber Atmosphäre festgelegt. Hierdurch wird verhindert, dass sich das Gas in nennenswertem Maße in der Flüssigkeit löst, was ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit führen könnte. Sofern die Verwendung der Vorrichtung dies erfordert, kann die Befüllung natürlich auch vor dem Erreichen des dem Maximaldruck pGmax entsprechenden Maximalvolumens Vmax an Flüssigkeit im Behälter 1 beendet werden.The filling of the container 1 and the measurement of inflow volume V and / or inflowing volume flow dV / dt can now continue until the gas pressure p G in the container 1 reaches a predetermined maximum pressure P Gmax . This maximum pressure is due to various physical variables, such as the liquid holding capacity of the container 1 , the pressure resistance of the supply lines 17 . 19 respectively. 20 and the container 1 and the maximum pressure of pressure transducer 11 or pressure sensor 23 specified. However, the maximum pressure P Gmax is preferably to a pressure of less than 2 bar, z. B. to a pressure of 1 bar, set to atmosphere. This prevents the gas from dissolving to a significant degree in the liquid, which could otherwise lead to a deterioration of the measurement accuracy. If the use of the device requires this, the filling can, of course, also prior to reaching the maximum volume V max corresponding to the maximum pressure p Gmax of liquid in the container 1 to be ended.

Im Anschluss an den Befüllvorgang wird die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit aus dem Behälter 1 abgeführt.Following the filling process, the in the container 1 located liquid from the container 1 dissipated.

Hierzu ist der Behälter 1 über eine mit einem Ablassventil VA ausgestatte Ablassleitung 27 an ein Aufnahmegefäß 29 angeschlossen, in das die in dem Behälter 1 befindliche Flüssigkeit abgeführt werden kann. Auch hier wird vorzugsweise ein modularer Aufbau gewählt.For this purpose, the container 1 via a drain line equipped with a drain valve V A 27 to a receptacle 29 connected, in which the in the container 1 located liquid can be removed. Again, preferably a modular design is chosen.

Das Aufnahmegefäß 29 ist vorzugsweise mit einer Entlüftungsöffnung 31 versehen, über die dessen Innenraum mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt ist.The receptacle 29 is preferably with a vent 31 provided, via whose interior is subjected to the ambient pressure.

Das Ablassventil VA ist vorzugsweise ebenfalls ein passives Rückschlagventil, das einen Durchbrechdruck aufweist, der größer als die Differenz zwischen dem maximalen Gasdruck pGmax und dem Umgebungsdruck ist. Damit ist gewährleistet, dass das Ablassventil VA die Ablassleitung 27 während des Befüllvorgangs sperrt.The bleed valve V A is preferably also a passive check valve having a breakthrough pressure that is greater than the difference between the maximum gas pressure p Gmax and the ambient pressure. This ensures that the drain valve V A , the drain line 27 locks during the filling process.

Zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Behälter 1 wird die Flüssigkeitszufuhr in den Behälter 1 – wie oben bereits beschrieben – unterbrochen. Anschließend wird das Ventil V3 geöffnet und die im Behälter 1 enthaltene Flüssigkeit über den Druckgeber 11 mit einem Druck p beaufschlagt, bei dem die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil VA hindurch über die Ablassleitung 27 ausströmt. D. h. der Druck p muss groß genug gewählt sein, um den Durchbrechdruck des Rückschlagventils VA und den Leitungswiderstand der Ablassleitung 27 zu überwinden. Diese Druckbeaufschlagung bewirkt die Öffnung des Rückschlagventils VA und das Ausströmen der Flüssigkeit in das Aufnahmegefäß 29.For removing the liquid from the container 1 the fluid supply is in the container 1 - as already described above - interrupted. Subsequently, the valve V3 is opened and in the container 1 contained liquid via the pressure transducer 11 subjected to a pressure p, wherein the liquid through the check valve V A through the drain line 27 flows. Ie. the pressure p must be large enough to the breakthrough pressure of the check valve V A and the line resistance of the drain line 27 to overcome. This pressurization causes the opening of the check valve V A and the outflow of the liquid into the receptacle 29 ,

Nach dem Entleeren des Behälters 1 befindet sich die Vorrichtung wieder im Ausgangszustand und es kann unmittelbar der nächste Betriebszyklus in der oben beschriebenen Weise ausgeführt werden.After emptying the container 1 is the device back in the initial state and it can immediately be carried out the next cycle of operation in the manner described above.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine an den Drucksensor 23 angeschlossene Steuerung 33, die im Anschluss an das Kalibrationsverfahren anhand des gemessenen Gasdrucks pG durch eine entsprechende Ansteuerung des Druckgebers 11, der Ventile V1, V2 und des Ventils V3 einen vollautomatischen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt. Die Steuerung 33 ist beispielsweise integraler Bestandteil der elektronischen Einheit 25.Preferably, the device comprises one to the pressure sensor 23 connected control 33 , which following the calibration procedure on the basis of the measured gas pressure p G by a corresponding control of the pressure transducer 11 , the valves V1, V2 and the valve V3 causes a fully automatic operation of the device according to the invention. The control 33 is, for example, an integral part of the electronic unit 25 ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf vielfältige Weise verwendet bzw. betrieben werden.The device according to the invention can be used or operated in a variety of ways.

Eine erste Verwendung besteht darin, die Vorrichtung als automatisierte Mikrospritze zur Dosierung von Flüssigkeiten zu betreiben, die beispielsweise zu vorgegebenen Zeiten vorgegebene Sollvolumina einzelner Flüssigkeiten ausgibt.A first use is to operate the device as an automated microsyringe for dosing liquids that for example, at predetermined times predetermined target volumes of individual liquids outputs.

Hierzu steuert die Steuerung 33, die durch die Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes bewirkte Flüssigkeitszufuhr aus mindestens einem ausgewählten Speicher 7, 9 in Abhängigkeit von dem gemessenen in den Behälter 1 eingeströmten Volumen V(t), und beendet die Flüssigkeitszufuhr durch Schließung der Ventile V1, V2, wenn das gemessene Volumen V(t) das jeweilige vorgegebene Sollvolumen erreicht. Dabei wird über die Steuerung der Ventile V1, V2 vorgegeben, aus welchem Speicher 7, 9 bzw. welchen Speichern 7, 9 der Behälter 1 bis zum Erreichen des jeweiligen Sollvolumens in dem jeweiligen Betriebszyklus mit Flüssigkeit befüllt wird.The controller controls this 33 the fluid supply effected by the device for effecting the fluid flow from at least one selected reservoir 7 . 9 depending on the measured in the container 1 flowed volume V (t), and terminates the liquid supply by closing the valves V1, V2, when the measured volume V (t) reaches the respective predetermined target volume. It is specified on the control of the valves V1, V2, from which memory 7 . 9 or which store 7 . 9 the container 1 is filled with liquid until reaching the respective desired volume in the respective operating cycle.

So kann in dem Behälter 1 beispielsweise zunächst ein Sollvolumen VSA der Flüssigkeit A aus dem Speicher 7 abgemessen werden, dass dann über die Ablassleitung 27 ausgegeben wird. Anschließend kann ein Sollvolumen VSB der Flüssigkeit B aus dem Speicher 9 abgemessen werden, dass dann über die Ablassleitung 27 ausgegeben wird. Ebenso kann durch eine parallele Befüllung des Behälters 1 mit Flüssigkeit A und B aus beiden Speichern 7, 9 ein Sollvolumen VSAB abgemessen und nachfolgend ausgegeben werden, dass beide Flüssigkeiten A und B enthält.So can in the container 1 For example, first a target volume V SA of the liquid A from the memory 7 be measured that then via the drainage line 27 is issued. Subsequently, a target volume V SB of the liquid B from the memory 9 be measured that then via the drainage line 27 is issued. Likewise, by a parallel filling of the container 1 with fluid A and B from both stores 7 . 9 a set volume V SAB be measured and subsequently issued that contains both liquids A and B.

Darüber hinaus ist die Vorrichtung in der Lage, ein Sollvolumen einer Flüssigkeit abzumessen und auszugeben, das zwei oder mehr verschiedene, in entsprechend vielen Speichern 7, 9 bereitgestellte. Flüssigkeiten A, B, in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis enthält. Hierzu wird der Behälter 1 innerhalb eines einzigen Betriebszyklusses über eine entsprechende Steuerung der Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes sukzessiv mit den vorgegebenen Sollvolumina VSA, VSB der einzelnen Flüssigkeiten A, B aus den einzelnen Speichern A, B befüllt, wobei das Erreichen der jeweiligen Sollvolumina VSA, VSB anhand des gemessenen in den Behälter 1 insgesamt eingeströmten Volumens V(t) und dem zu Beginn der Befüllung mit der jeweiligen Flüssigkeit A, B aus dem jeweiligen Speicher 7, 9 bereits in dem Behälter 1 befindlichen mit der Vorrichtung gemessenen eingeströmten Volumens V überwacht wird.In addition, the device is capable of metering and dispensing a target volume of a liquid, two or more different, in a corresponding number of stores 7 . 9 provided. Contains liquids A, B, in a predetermined mixing ratio. For this purpose, the container 1 within a single operating cycle via a corresponding control of the device for effecting the liquid flow successively filled with the predetermined target volumes V SA , V SB of the individual liquids A, B from the individual memories A, B, wherein the achievement of the respective target volumes V SA , V SB based on the measured in the container 1 Total flowed volume V (t) and the beginning of the filling with the respective liquid A, B from the respective memory 7 . 9 already in the container 1 monitored measured with the device inflow volume V is monitored.

Bei der sukzessiven Befüllung des Behälters 1 mit den unterschiedlichen Sollvolumen VSA, VSB der einzelnen Flüssigkeiten A, B wird vorzugsweise mit der Befüllung mit der Flüssigkeit A, B begonnen, von der das größte Sollvolumen VSA, VSB benötigt wird, und die Befüllung dann sukzessiv jeweils mit der Flüssigkeit A, B fortgesetzt, von der das nächst kleinere Sollvolumen VSA, VSB benötigt wird. Dies bietet den Vorteil eines bezogen auf das jeweilige Sollvolumen VSA, VSB geringeren relativen, durch die Messgenauigkeit des Drucksensors 23 bedingten, Messfehlers.During the successive filling of the container 1 with the different nominal volumes V SA , V SB of the individual liquids A, B is preferably started with the filling of the liquid A, B, of which the largest target volume V SA , V SB is required, and then the filling successively with the liquid A, B continued, of which the next smaller target volume V SA , V SB is needed. This offers the advantage of a relative relative to the respective target volume V SA , V SB lower relative, by the measurement accuracy of the pressure sensor 23 conditional, measurement error.

Durch eine Erweiterung der in 1 dargestellten Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes um weitere auf die gleiche Weise angeschlossene, mit weiteren Flüssigkeiten gefüllten Speichern kann die Anzahl der unterschiedlichen in vorgegebenen Mischungsverhältnissen vermischbaren und dosierbaren Flüssigkeiten auf drei oder mehr erhöht werden. Alternativ kann auch hier ein modularer Aufbau gewählt werden, der einen vorzugsweise ebenfalls automatisierten Austausch einzelner Speicher ermöglicht.By an extension of in 1 The apparatus shown for effecting the liquid flow to more connected in the same way, filled with other liquids storage, the number of different mixable in predetermined mixing ratios and dosable liquids can be increased to three or more. Alternatively, a modular design can also be selected here, which enables a preferably also automated exchange of individual memories.

Darüber hinaus kann der Behälter 1 als Mischbehälter verwendet werden, der nach seiner Befüllung mit den einzelnen Sollvolumen VSA, VSB etc. als Speicher, im Sinne der hier beschriebenen Speicher 7, 9, in einer komplexeren Vorrichtung zur Verfügung steht.In addition, the container can 1 used as a mixing container, which after its filling with the individual target volume V SA , V SB, etc. as a memory, in the sense of the memory described here 7 . 9 , is available in a more complex device.

Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Erzeugung von geregelten Volumenströmen einstellbarer Größe.Another use of the device according to the invention is the generation of controlled volume flows of adjustable size.

Dabei wird der in den Behälter 1 einströmende Volumenstrom dV/dt anhand des gemessenen einströmenden Volumenstroms dV/dt durch eine entsprechende Regelung der Flüssigkeitszufuhr in den Behälter 1 auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt. Hierzu ist eine vorzugsweise ebenfalls in der elektronischen Einheit 25 integrierte, an die Steuerung 33 angeschlossene Regeleinrichtung 35 vorgesehen, die die Flüssigkeitszufuhr über die Steuerung des Druckgebers 11 und der Ventile V1, V2 entsprechend regelt.It will be in the container 1 inflowing volume flow dV / dt on the basis of the measured inflowing volume flow dV / dt by a corresponding control of the liquid supply into the container 1 regulated to a predetermined setpoint. For this purpose, one is preferably also in the electronic unit 25 integrated, to the controller 33 connected control device 35 provided the fluid supply via the control of the pressure transducer 11 and the valves V1, V2 controls accordingly.

Bei dieser Verwendung wird der Behälter 1 über eine einzige Speiseleitung SP befüllt, durch die die gesamte in den Behälter 1 einströmende Flüssigkeit fließt. Der durch diese Speiseleitung SP fließende Volumenstrom ist folglich gleich dem in den Behälter 1 einströmenden Volumenstrom dV/dt und wird entsprechend ebenfalls auf den Sollvolumenstrom geregelt.In this use, the container becomes 1 filled through a single feed line SP, through which the entire into the container 1 inflowing liquid flows. The volume flow flowing through this feed line SP is therefore equal to that in the container 1 inflowing volume flow dV / dt and is also controlled according to the set flow rate.

Die Speiseleitung SP umfasst hier die ausgangsseitig an die Vorrichtung zur Erzeugung des Flüssigkeitsstromes angeschlossene Zuleitung 20, durch die die insgesamt in den Behälter 1 einströmende Flüssigkeit fließt.The feed line SP here comprises the output side connected to the device for generating the liquid flow supply line 20 through which the total in the container 1 inflowing liquid flows.

In der in 1 dargestellten Vorrichtung kann durch eine entsprechende Steuerung der Flüssigkeitszufuhr wahlweise eine der Zuleitungen 17, 19 als Teil SP17, SP19 der Speiseleitung SP betrieben werden. Hierzu wird der Behälter 1 durch eine entsprechende Ansteuerung der Ventile V1, V2 in den zu den Speichern 7, 9 führenden Druckzuleitungen 13, 15 ausschließlich mit Flüssigkeit aus einem der Speicher 7, 9 befüllt, so dass die während dessen insgesamt in den Behälter 1 einströmende Flüssigkeit durch die jeweilige Zuleitung 17 bzw. 19 fließt.In the in 1 shown device can by appropriate control of the liquid supply either one of the leads 17 . 19 operated as part SP17, SP19 of the feed line SP. For this purpose, the container 1 by a corresponding control of the valves V1, V2 in the to the memories 7 . 9 leading pressure supply lines 13 . 15 exclusively with liquid from one of the stores 7 . 9 filled so that during its total in the container 1 inflowing liquid through the respective supply line 17 respectively. 19 flows.

Ebenso können natürlich analog zu der dargestellten Vorrichtung aufgebaute Vorrichtungen verwendet werden, bei denen einige ausgewählte Speicher ausgangsseitig in eine Speiseleitung münden, über die dann in diesem Betriebsmodus die gesamte Flüssigkeitszufuhr in den Behälter 1 erfolgt. Auch bei dieser Variante wird die Flüssigkeitszufuhr aus allen übrigen nicht an die Speiseleitung angeschlossenen Speichern durch die Schließung der zugehörigen Ventile in den zugehörigen Druckzuleitungen unterbunden.Likewise, of course, analogously to the illustrated device constructed devices may be used, in which some selected memory output side in a feed line, then in this mode of operation, the entire liquid supply into the container 1 he follows. In this variant too, the supply of liquid from all other stores which are not connected to the feed line is prevented by the closure of the associated valves in the associated pressure feed lines.

Die automatisierte Erzeugung vorgegebener Sollvolumenströme durch die Speiseleitung SP ist insb. bei der Messung und/oder Überwachung chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften der durch die Speiseleitung SP strömenden Flüssigkeit sowie bei der Analyse dieser Flüssigkeit von großem Vorteil.The automated generation of preset desired volume flows through the feed line SP is esp. In the measurement and / or monitoring of chemical and / or physical properties of the liquid flowing through the feed line SP and in the analysis of this liquid of great advantage.

Auf diese Weise kann mittels der Vorrichtung während des zugehörigen Befüllvorgangs ein durch eine in die Speiseleitung SP eingesetzte Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37 fließender Volumenstrom auf einen vorgegebenen für die Messung und/oder Analyse optimalen Sollvolumenstrom geregelt werden.In this way, by means of the device during the associated Befüllvorgangs a by an inserted into the feed line SP measuring and / or analysis device 37 flowing volume flow to a predetermined for the measurement and / or analysis optimal target volume flow can be controlled.

Anstelle oder zusätzlich zu der in die – hier durch die Zuleitung 20 gebildeten – Speiseleitung SP eingesetzten Mess- und/oder Analyseeinheit 37 kann in die über den Speicher 7 gespeiste Zuleitung 17 und/oder in die über den Speicher 9 gespeiste Zuleitung 19 zum Behälter 1 eine weitere Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37a, 37b eingesetzt werden.Instead of or in addition to the in - here by the supply line 20 formed - feed line SP used measuring and / or analysis unit 37 can in the over the store 7 fed supply line 17 and / or in the over the store 9 fed supply line 19 to the container 1 another measuring and / or analyzing device 37a . 37b be used.

Während der Behälter 1 ausschließlich mit Flüssigkeit A aus dem Speicher 7 befüllt wird, fließt der insgesamt in den Behälter 1 einströmende Volumenstrom dV/dt durch die Zuleitung 17, die hierdurch Teil SP17 der Speiseleitung SP wird. Entsprechend kann der Volumenstrom durch die Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37a in diesem Fall anhand des gemessenen Volumenstroms dV/dt auf einen vorgegebenen Sollvolumenstrom geregelt werden.While the container 1 only with liquid A from the store 7 is filled, the total flows into the container 1 inflowing volume flow dV / dt through the supply line 17 which thereby becomes part SP17 of the feeder SP. Accordingly, the volume flow through the measuring and / or analyzing device 37a be regulated in this case on the basis of the measured volume flow dV / dt to a predetermined nominal volume flow.

Während der Behälter 1 ausschließlich mit Flüssigkeit B aus dem Speicher 9 befällt wird, fließt der insgesamt in den Behälter 1 einströmende Volumenstrom dV/dt durch die Zuleitung 19, die hierdurch Teil SP19 der Speiseleitung SP wird. Entsprechend kann der Volumenstrom durch die Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37b auch in diesem Fall anhand des gemessenen Volumenstroms dV/dt auf einen vorgegebenen Sollvolumenstrom geregelt werden.While the container 1 only with liquid B from the store 9 is filled, the total flows into the container 1 inflowing volume flow dV / dt through the supply line 19 which thereby becomes part SP19 of the feeder SP. Accordingly, the volume flow through the measuring and / or analyzing device 37b also be regulated in this case on the basis of the measured volume flow dV / dt to a predetermined nominal volume flow.

Wird der Behälter 1 – wie oben erwähnt – als Mischbehälter verwendet, der nach seiner Befüllung mit einzelnen Sollvolumen VSA, VSB etc. als Speicher, im Sinne der hier beschriebenen Speicher 7, 9, in einer komplexeren Vorrichtung eingesetzt wird, so kann auch die Ablassleitung 27 als Speiseleitung in dem oben beschriebenen Sinne betrieben werden, und der Volumenstrom durch eine in die Ablassleitung 27 eingesetzte – hier nicht dargestellte – Mess- und/oder Analyseeinrichtung geregelt werden. Darüber hinaus ist es natürlich grundsätzlich immer möglich, in die Ablassleitung 27 solche Mess- und/oder Analyseeinrichtungen einzusetzen, die auch ohne eine Regelung des durch sie hindurchströmenden Volumenstroms funktionsfähig sind.Will the container 1 - As mentioned above - used as a mixing vessel, which after its filling with individual target volume V SA , V SB, etc. as a memory, in the sense of the memory described here 7 . 9 , is used in a more complex device, so can the drain line 27 be operated as a feed line in the sense described above, and the volume flow through a in the drain line 27 used - not shown here - measuring and / or analyzing device are regulated. In addition, it is of course always possible in the drainage line 27 to use such measuring and / or analysis devices that are functional even without a control of the flow through them volumetric flow.

Die erfindungsgemäß Vorrichtung ist damit äußerst vielseitig einsetzbar.The device according to the invention is thus extremely versatile.

Die einfachste Verwendung besteht in der reinen Messung des eingeströmten Volumens V(t) und/oder des einströmenden Volumenstroms dV(t)/dt in den Behälter 1.The simplest use is in the pure measurement of the inflow volume V (t) and / or the inflowing volume flow dV (t) / dt in the container 1 ,

Darüber hinaus können mit ihr – wie oben beschrieben – vorgegebene Sollvolumina VSA , VSB abgemessen und einzeln oder in vorgegebenen Mischungsverhältnissen dosiert ausgegeben werden. Dies wird insb. in der chemischen und biochemischen Analytik in homogener Flüssigphase benötigt.In addition - as described above - predetermined target volumes V SA , V SB can be measured and output individually or in predetermined mixing ratios. This is needed esp. In chemical and biochemical analysis in homogeneous liquid phase.

Darüber hinaus können mit der Vorrichtung Sollvolumenströme durch die Speiseleitung SP, bzw. SP17 oder SP19 eingestellt werden. Diese Eigenschaft wird insb. in der oberflächengebundenen chemischen und biochemischen. Analytik, z. B. für den Betrieb eines automatisierten Immunoassays, benötigt.In addition, with the device desired volume flows through the feed line SP, SP17 or SP19 can be adjusted. This property is esp. In the surface-bound chemical and biochemical. Analytics, eg As for the operation of an automated immunoassay required.

Dabei ist es ohne weiteres möglich, die gleiche Vorrichtung in einem Betriebszyklus oder in aufeinander folgenden Betriebszyklen sowohl zur Erzeugung eines Sollvolumenstroms durch eine der Mess- und/oder Analyseeinrichtungen 37, 37a, 37b als auch zur hochgenauen Dosierung von vorgegebenen Sollvolumen einzelner Flüssigkeiten oder mehrerer in einem vorgegebenen Mischungsverhältnissen zu mischenden Flüssigkeiten der einzelnen in den Speicher 7, 9 bereitgestellten Flüssigkeiten A, B einzusetzen.It is readily possible, the same device in an operating cycle or in successive operating cycles both for generating a desired volume flow through one of the measuring and / or analysis devices 37 . 37a . 37b as well as the highly accurate dosage of predetermined target volume of individual liquids or more in a given mixing ratios to be mixed liquids of the individual in the memory 7 . 9 provided liquids A, B to use.

So kann der Behälter 1 beispielsweise zunächst unter Einhaltung eines vorgegebenen Sollvolumenstroms durch die in der Zuleitung 17 eingesetzte Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37a mit einem vorgegebenen Sollvolumen VSA der Flüssigkeit A befüllt werden, anschließend unter Einhaltung eines vorgegebenen Sollvolumenstroms durch die in der Zuleitung 19 eingesetzte Mess- und/oder Analyseeinrichtung 37b mit einem vorgegebenen Sollvolumen VSB der Flüssigkeit B befüllt werden, und abschließend die im Behälter 1 in dem durch die beiden Sollvolumina VSA und VSA vorgegebenen Mischungsverhältnis aus den Flüssigkeiten A und B zusammengesetzte Flüssigkeit ausgegeben werden.So can the container 1 for example, first under compliance a predetermined nominal volume flow through the in the supply line 17 used measuring and / or analysis device 37a be filled with a predetermined target volume V SA of the liquid A, then while maintaining a predetermined nominal volume flow through the in the supply line 19 used measuring and / or analysis device 37b be filled with a predetermined target volume V SB of the liquid B, and finally in the container 1 in which by the two desired volumes V SA and V SA predetermined mixing ratio of the liquids A and B composite liquid are output.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bieten den Vorteil, dass durch sie Dosierungen und Volumenstromregelungen in nahezu beliebiger Weise hintereinander und/oder in Kombination miteinander ausgeführt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können folglich äußerst komplexe Abläufe und Verfahren voll automatisch ausgeführt werden.The devices according to the invention offer the advantage that they can be used to carry out doses and volume flow controls in almost any desired manner one behind the other and / or in combination with one another. Consequently, with the device according to the invention, extremely complex processes and methods can be carried out fully automatically.

Dabei bietet der modulare Aufbau den Vorteil, dass über den vorzugsweise automatisierten Austausch von Speichern 7, 9 und/oder Aufnahmegefäßen 25 ein hohes Maß an Flexibilität besteht und praktisch beliebig viele unterschiedliche Flüssigkeiten A, B verarbeitet werden können.The modular design offers the advantage that on the preferably automated exchange of storage 7 . 9 and / or receptacles 25 There is a high degree of flexibility and virtually any number of different liquids A, B can be processed.

Idealer Weise werden dabei alle Flüssigkeit beinhaltenden und alle Flüssigkeit führenden Komponenten, also die Speicher 7, 9, der Behälter 1, die Aufnahmegefäße 29, und die Zuleitungen 17, 19, 20 als Modulbausteine ausgebildet, die zu einer Baugruppe zusammengefügt werden.Ideally, all liquid-containing and all liquid-carrying components, ie the memory, are thereby used 7 . 9 , the container 1 , the receptacles 29 , and the supply lines 17 . 19 . 20 designed as module modules that are assembled to form an assembly.

Ebenso sind alle übrigen mechanischen, pneumatischen und elektronischen Komponenten, also der Druckgeber 11, die elektronische Einheit 25, der Drucksensor 23 und die Druckzuleitungen 13, 15, 21, 22 und die darin enthaltenen Ventile V1, V2, V3, vorzugsweise zu einer Einheit zusammengefasst. Diese Einheit kann nun in Verbindung mit unterschiedlichen Baugruppen eingesetzt werden, wobei der Anschluss der Einheit an die jeweilige Baugruppe auf einfache Weise über vorteilhafterweise mit flüssigkeitsundurchlässigen gasdurchlässigen Membranen oder Filtern ausgestattete pneumatische Anschlüsse 39, 41, 43 erfolgt. Eine pneumatische Schnittstelle ist auch in der am 25.03.2010 eingereichten Deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Anmeldenummer 10 2010 00 33 04.9 beschrieben.Likewise, all other mechanical, pneumatic and electronic components, so the pressure transducer 11 , the electronic unit 25 , the pressure sensor 23 and the pressure feeders 13 . 15 . 21 . 22 and the valves V1, V2, V3 contained therein, preferably combined into one unit. This unit can now be used in conjunction with different assemblies, wherein the connection of the unit to the respective assembly in a simple manner via advantageously equipped with liquid-impermeable gas-permeable membranes or filters pneumatic connections 39 . 41 . 43 he follows. A pneumatic interface is also in the filed on 25.03.2010 German Patent Application of the Applicant with the application number 10 2010 00 33 04.9 described.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Behältercontainer
33
Befüllöffnungfilling
55
FlüssigkeitszufuhreinrichtungLiquid supply means
77
SpeicherStorage
99
SpeicherStorage
1111
regelbarer pneumatischer Druckgeberadjustable pneumatic pressure transmitter
1313
Druckzuleitungpressure supply line
1515
Druckzuleitungpressure supply line
1717
Zuleitungsupply
1919
Zuleitungsupply
2121
Druckzuleitungpressure supply line
2323
Drucksensorpressure sensor
2525
elektronische Einheitelectronic unit
2727
Ablassleitungdrain line
2929
Aufnahmegefäßreceptacle
3131
Entlüftungsöffnungvent
3333
Steuerungcontrol
3535
Regeleinrichtungcontrol device
3737
Mess- und/oder AnalyseeinrichtungMeasuring and / or analyzing device
3939
pneumatischer Anschlusspneumatic connection
4141
pneumatischer Anschlusspneumatic connection
4343
pneumatischer Anschlusspneumatic connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

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Claims (20)

Verfahren zur Messung eines Volumenstroms (dV(t)/dt) einer in einen Behälter (1) einströmenden Flüssigkeit (A, B) und/oder eines in den Behälter (1) eingeströmten Volumens (V(t)) der Flüssigkeit (A, B), bei dem – vor dem Einströmen der Flüssigkeit (A, B) in einem vorgegebenen Ausgangsvolumen (V0) im Behälter (1) ein Gas unter einem Ausgangsdruck (p0) eingeschlossen wird, – die anschließend in den Behälter (1) einströmende Flüssigkeit (A, B) das eingeschlossene Gas auf ein von dem Volumen (V(t)) der eingeströmten Flüssigkeit abhängiges Gasvolumen komprimiert, und einen vom eingeströmten Volumen (V(t)) und vom einströmenden Volumenstrom (dV(t)/dt) abhängigen Anstieg des Gasdrucks (pG) des Gases im Behälter (1) gegenüber dem Ausgangsdruck (p0) bewirkt, – der Gasdruck (pG) im Behälter als Funktion der Zeit (t) gemessen wird, und – das bis zur Zeit (t) eingeströmte Volumen (V(t)) und/oder der zur Zeit (t) einströmende Volumenstrom (dV(t)/dt) anhand des gemessenen Gasdrucks (pG(t)) bestimmt wird.Method for measuring a volume flow (dV (t) / dt) into a container ( 1 ) inflowing liquid (A, B) and / or into the container ( 1 ) inflow volume (V (t)) of the liquid (A, B), wherein - before the inflow of the liquid (A, B) in a predetermined initial volume (V 0 ) in the container ( 1 ) a gas is trapped under an initial pressure (p 0 ), which is subsequently introduced into the container ( 1 inflowing liquid (A, B) compresses the trapped gas to a volume of gas dependent on the volume (V (t)) of the inflowing liquid, and one of inflowing volume (V (t)) and inflowing volume flow (dV (t) / dt) dependent increase of the gas pressure (p G ) of the gas in the container ( 1 ) (Caused p 0), - the gas pressure (p G) in the container as a function of time (t) is measured, and - until the time (t) has flowed volume (V (t) compared to the initial pressure), and / or at the time (t) incoming volumetric flow (dV (t) / dt) on the basis of the measured gas pressure (p G (t)) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das bis zur Zeit (t) eingeströmte Volumen (V(t)) anhand des zur Zeit (t) gemessenen Gasdrucks (pG(t)) bestimmt wird.Method according to Claim 1, in which the volume (V (t)) which has flowed in until the time (t) is determined on the basis of the gas pressure (p G (t)) measured at the time (t). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – eine zeitliche Änderung des gemessenen Gasdrucks (pG) bestimmt wird, und – der zur Zeit (t) in den Behälter (1) einströmende Volumenstrom (dV(t)/dt) anhand der zeitlichen Änderung des gemessenen Gasdrucks (pG) zur Zeit (t) bestimmt wird.Method according to claim 1, in which - a temporal change of the measured gas pressure (p G ) is determined, and - the time (t) in the container ( 1 ) inflowing volume flow (dV (t) / dt) is determined on the basis of the temporal change of the measured gas pressure (p G ) at the time (t). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – ein relativer Gasdruck (PR) definiert wird, der gleich einem Quotienten aus dem Ausgangsdruck (p0) und dem Gasdruck (pG) ist, – eine Kenngröße (mV, m'V) bestimmt wird, die die Steigung des relativen Gasdrucks (pR) in Abhängigkeit vom eingeströmten Volumen (V(t)) angibt, – während des Einströmens der Flüssigkeit in den Behälter (1) anhand des als Funktion der Zeit (t) gemessenen Gasdrucks (pG) der relative Gasdruck (pR) als Funktion der Zeit (t) bestimmt wird, – das Volumen (V(t)) und/oder der Volumenstrom (dV(t)/dt) anhand des relativen Gasdrucks (pR) bestimmt werden.Method according to claim 1, in which - a relative gas pressure (P R ) is defined which is equal to a quotient of the outlet pressure (p 0 ) and the gas pressure (p G ), - a parameter (m V , m ' V ) determined is, which indicates the slope of the relative gas pressure (p R ) in dependence on the inflow volume (V (t)), - during the inflow of liquid into the container ( 1 ) the relative gas pressure (p R ) is determined as a function of time (t) on the basis of the gas pressure (p G ) measured as a function of the time (t), - the volume (V (t)) and / or the volume flow (dV ( t) / dt) are determined on the basis of the relative gas pressure (p R ). Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Kenngröße (mV) in einem vorgeschalteten Kalibrationsverfahren bestimmt wird.Method according to Claim 4, in which the parameter (m V ) is determined in an upstream calibration method. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das bis zum Zeitpunkt (t) eingeströmte Volumen (V(t)) als Quotient aus dem um 1 reduzierten relativen Gasdruck (pR) zur Zeit (t) und der Kenngröße (mV, m'V) bestimmt wird, und/oder – eine zeitliche Änderungsrate des relativen Gasdrucks (dpR(t)/dt) bestimmt wird, und – der zur Zeit (t) einströmende Volumenstrom (dV(t)/dt) als Quotient aus der zeitliche Änderungsrate des relativen Gasdrucks (dpR(t)/dt) und der Kenngröße (mV, m'V) bestimmt wird.Method according to Claim 4 or 5, in which the volume (V (t)) which has flowed in up to the time (t) is calculated as the quotient of the relative gas pressure (p R ) reduced by 1 at the time (t) and the parameter (m V , m ' V ) is determined, and / or - a time rate of change of the relative gas pressure (dp R (t) / dt) is determined, and - at the time (t) inflowing volume flow (dV (t) / dt) as a quotient of Time rate of change of the relative gas pressure (dp R (t) / dt) and the characteristic (m V , m ' V ) is determined. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit – einer an den Behälter (1) angeschlossenen Vorrichtung, die dazu dient, Gas in einem vorgegebenen Ausgangsvolumen (V0) im Innraum des Behälters (1) vor dem Einströmen der Flüssigkeit unter einem Ausgangsdruck (p0) einzuschließen, – einem Drucksensor (23) zur Messung des Gasdrucks (pG) im Behälter (1), – einer an eine in den Innenraum des Behälter (1) mündende Befüllöffnung (3) des Behälters (1) angeschlossene Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5), die dazu dient dem Behälter (1) Flüssigkeit (A, B) zuzuführen, und – einer elektronischen Einheit (25), – die anhand des nach dem Verschließen des unter dem Ausgangsdruck (p0) mit dem Ausgangsvolumen (V0) an Gas befüllten Behälters (1) mit dem Drucksensor (23) gemessenen Gasdrucks (pG) das Volumen (V(t)) der eingeströmten Flüssigkeit und/oder den Volumenstrom (dV(t)/dt) der einströmenden Flüssigkeit bestimmt.Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, with - one to the container ( 1 ), which serves gas in a predetermined initial volume (V 0 ) in the interior of the container ( 1 ) before the liquid flows in at an outlet pressure (p 0 ), - a pressure sensor ( 23 ) for measuring the gas pressure (p G ) in the container ( 1 ), - one to one in the interior of the container ( 1 ) filling opening ( 3 ) of the container ( 1 ) connected fluid supply device ( 5 ), which serves the container ( 1 ) Liquid (A, B), and - an electronic unit ( 25 ), - the basis of the after filling of the under the output pressure (p 0 ) with the initial volume (V 0 ) filled with gas container ( 1 ) with the pressure sensor ( 23 ) measured gas pressure (p G ) determines the volume (V (t)) of the inflowing liquid and / or the volume flow (dV (t) / dt) of the inflowing liquid. Vorrichtung nach Anspruch 7, die eine Steuerung (33) umfasst, die die durch die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) bewirkte Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit von dem gemessenen in den Behälter (1) eingeströmten Volumen (V(t)) oder dem gemessenen einströmenden Volumenstrom (dV(t)/dt) steuert.Device according to claim 7, comprising a controller ( 33 ) provided by the liquid supply means ( 5 ) caused liquid supply depending on the measured in the container ( 1 ) flowed volume (V (t)) or the measured inflowing volume flow (dV (t) / dt) controls. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Steuerung (33) die Flüssigkeitszufuhr beendet, wenn das gemessene Volumen (V(t)) ein vorgegebenes Sollvolumen (VSA, VSB) erreicht.Apparatus according to claim 8, wherein the controller ( 33 ) stops the supply of liquid when the measured volume (V (t)) reaches a predetermined target volume (V SA , V SB ). Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, deren Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) mindestens zwei mit Flüssigkeit (A, B) gefüllte Speicher (7, 9) und eine Vorrichtung zur Bewirkung eines Flüssigkeitsstromes von den Speichern (7, 9) in den Behälter (1) umfasst, bei dem – das Gas in dem vorgegebenen Ausgangsvolumen (V0) unter dem Ausgangsdruck (p0) eingeschlossen wird, – der Behälter (1) über die Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes sukzessiv mit vorgegebenen Sollvolumen (VSA, VSB) von Flüssigkeiten (A, B) aus zwei oder mehr verschiedenen Speichern (7, 9) befüllt wird, – wobei das Erreichen der jeweiligen Sollvolumina (VSA, VSB) der einzelnen Flüssigkeiten (A, B) anhand des gemessenen in den Behälter (1) insgesamt eingeströmten Volumens (V(t)) und dem zu Beginn des jeweiligen Befüllvorgangs mit der jeweiligen Flüssigkeit (A, B) aus dem jeweiligen Speicher (7, 9) bereits in dem Behälter (1) befindlichen und mit der Vorrichtung gemessenen Volumen (V(t)) überwacht wird.Method for operating a device according to claim 8 or 9, the liquid supply device ( 5 ) at least two storage tanks filled with liquid (A, B) ( 7 . 9 ) and a device for causing a liquid flow from the reservoirs ( 7 . 9 ) in the container ( 1 ) Comprises: - in which the gas (in the predetermined starting volume V 0) under the outlet pressure (p 0) is included, - the container ( 1 ) via the device for effecting the liquid flow successively with predetermined desired volume (V SA , V SB ) of liquids (A, B) of two or more different memories ( 7 . 9 ), wherein the achievement of the respective desired volumes (V SA , V SB ) of the individual liquids (A, B) is based on of the measured in the container ( 1 ) total flowed volume (V (t)) and at the beginning of the respective filling process with the respective liquid (A, B) from the respective memory ( 7 . 9 ) already in the container ( 1 ) and monitored with the device volume (V (t)) is monitored. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem bei der sukzessiven Befüllung des Behälters (1) mit den unterschiedlichen Sollvolumen (VSA, VSB) der einzelnen Flüssigkeiten (A, B) mit der Befüllung mit der Flüssigkeit (A, B) begonnen wird, von der das größte Sollvolumen (VSA, VSB) benötigt wird, und die Befüllung dann sukzessiv jeweils mit der Flüssigkeit (A, B) fortgesetzt wird, von der das nächst kleinere Sollvolumen (VSA, VSB) benötigt wird.A method according to claim 10, wherein in the successive filling of the container ( 1 ) is started with the different nominal volume (V SA , V SB ) of the individual liquids (A, B) with the filling with the liquid (A, B), of which the largest desired volume (V SA , V SB ) is required, and the filling is then successively continued in each case with the liquid (A, B), of which the next smaller desired volume (V SA , V SB ) is required. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der – die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) die Flüssigkeit durch eine Speiseleitung (SP, SP17, SP19) in den Behälter (1) leitet, – ein Volumenstrom der Flüssigkeit durch die Speiseleitung (SP, SP17, SP19) gleich dem in den Behälter einströmenden Volumenstrom (dV(t)/dt) ist, und – eine Regeleinrichtung (35) vorgesehen ist, die die durch die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) bewirkte Flüssigkeitszufuhr anhand des gemessenen in den Behälters einströmenden Volumenstroms (dV(t)/dt) derart regelt, dass der Volumenstrom durch die Speiseleitung (SP, SP17, SP19) und der Volumenstrom in den Behälter (1) einem vorgegebenen Sollvolumenstrom entspricht.Device according to one of claims 7 to 9, in which - the liquid supply device ( 5 ) the liquid through a feed line (SP, SP17, SP19) into the container ( 1 ), - a volume flow of the liquid through the feed line (SP, SP17, SP19) is equal to the volume flow (dV (t) / dt) flowing into the container, and - a control device ( 35 ) provided by the liquid supply means ( 5 ) controlled liquid supply on the basis of the measured entering into the container volume flow (dV (t) / dt) such that the volume flow through the feed line (SP, SP17, SP19) and the volume flow into the container ( 1 ) corresponds to a predetermined nominal volume flow. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei dem – in die Speiseleitung (SP, SP17, SP19) eine Mess- oder Analyseeinrichtung (37, 37a, 37b) eingesetzt ist, – ein Volumenstrom der Flüssigkeit durch die Mess- oder Analyseeinrichtung (37, 37a, 37b) gleich dem Volumenstrom durch die Speiseleitung (SP, SPa, SPb) und gleich dem in den Behälter (1) einströmenden Volumenstrom (dV(t)/dt) ist, und – die Regeleinrichtung (35) den Volumenstrom durch die Mess- oder Analyseeinrichtung (37, 37a, 37b) anhand des gemessenen in den Behälters (1) einströmenden Volumenstroms (dV(t)/dt) auf einen vorgegebenen Sollvolumenstrom regelt.Apparatus according to claim 12, in which - a measuring or analyzing device (SP, SP17, SP19) is provided in the feed line (SP, SP17, SP19) 37 . 37a . 37b ), - a volume flow of the liquid through the measuring or analyzing device ( 37 . 37a . 37b ) equal to the volume flow through the feed line (SP, SPa, SPb) and equal to that in the container ( 1 ) flow rate (dV (t) / dt), and - the control device ( 35 ) the volume flow through the measuring or analyzing device ( 37 . 37a . 37b ) based on the measured in the container ( 1 ) inflowing volume flow (dV (t) / dt) regulates to a predetermined nominal volume flow. Vorrichtung einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der – die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) mindestens einen mit Flüssigkeit (A, B) gefüllten Speicher (7, 9) und eine Vorrichtung zur Bewirkung eines Flüssigkeitsstromes von mindestens einem der Speicher (7, 9) in den Behälter (1) umfasst, und – die Vorrichtung zur Bewirkung des Flüssigkeitsstromes einen regelbaren pneumatischen Druckgeber (11) umfasst, – der jeweils über eine mit einem steuerbaren Ventil (V1, V2), insb. einem 3/2 Wege Umschaltventil, versehene Druckzuleitung (13, 15) an die Speicher (7, 9) angeschlossen ist, und – der Flüssigkeitsstrom durch eine Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit (A, B) in den Speichern (7, 9) mit einem von dem regelbaren pneumatischen Druckgeber (11) erzeugten Druck (p) bewirkt wird.Device according to one of claims 7 to 9, wherein - the liquid supply device ( 5 ) at least one filled with liquid (A, B) memory ( 7 . 9 ) and a device for causing a liquid flow of at least one of the memory ( 7 . 9 ) in the container ( 1 ), and - the device for causing the liquid flow, a controllable pneumatic pressure transducer ( 11 ), in each case via a pressure feed line provided with a controllable valve (V1, V2), in particular a 3/2-way change-over valve ( 13 . 15 ) to the memory ( 7 . 9 ), and - the liquid flow by pressurizing the liquid (A, B) in the reservoirs ( 7 . 9 ) with one of the controllable pneumatic pressure transducer ( 11 ) generated pressure (p) is effected. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der regelbare pneumatische Druckgeber (11) über eine mit einem steuerbaren Ventil (V3), insb. einem 3/2 Wege Umschaltventil, verschließbare Druckzuleitung (21) an den Behälter (1) angeschlossen ist.Apparatus according to claim 14, wherein the controllable pneumatic pressure transducer ( 11 ) via a with a controllable valve (V3), esp. A 3/2-way diverter valve, closable pressure supply line ( 21 ) to the container ( 1 ) connected. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (5) über mindestens eine mit einem Ventil (VR, VR1, VR2), insb. einem Rückschlagventil, ausgestattete Zuleitung (17, 19, 20) an den Behälter (1) angeschlossen ist.Apparatus according to claim 14 or 15, wherein the liquid supply means ( 5 ) via at least one with a valve (VR, VR1, VR2), esp. A check valve, equipped supply line ( 17 . 19 . 20 ) to the container ( 1 ) connected. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß Anspruch 14, 15 und 16, bei dem Betriebszyklen ausgeführt werden, in denen jeweils – der Behälter (1) und die Flüssigkeit (A, B) in den Speichern (7, 9) vorab über die 3/2 Wege Umschaltventile (V1, V2, V3) mit dem Ausgangsdruck (p0) beaufschlagt werden, – das Ventil (V3) in der vom Druckgeber (11) zum Behälter (1) führenden Druckzuleitung (21) geschlossen wird,. – durch Druckbeaufschlagung von Flüssigkeit (A, B) aus mindestens einem der Speicher (7, 9) mit einem von dem Druckgeber (11) erzeugten Druck (p) ein Flüssigkeitsstrom in den Behälter (1) bewirkt wird, und – abschließend die insgesamt in dem jeweiligen Betriebszyklus in den Behälter (1) eingeströmte Flüssigkeit, insb. durch Druckbeaufschlagung, aus dem Behälter (1) abgeführt wird.Method for operating a device according to claims 14, 15 and 16, in which operating cycles are carried out, in each of which - the container ( 1 ) and the liquid (A, B) in the reservoirs ( 7 . 9 ) in advance via the 3/2 way changeover valves (V1, V2, V3) to the output pressure (p 0 ), - the valve (V3) in the pressure transmitter ( 11 ) to the container ( 1 ) leading pressure feed line ( 21 ) is closed. By pressurizing fluid (A, B) from at least one of the reservoirs (A, B) 7 . 9 ) with one of the pressure transducer ( 11 ) generated (p) a flow of liquid into the container ( 1 ), and - finally, the total in the respective operating cycle in the container ( 1 ), in particular by pressurization, from the container ( 1 ) is discharged. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der der Behälter (1) über eine mit einem Ventil (VA), insb. einem Rückschlagventil, ausgestalte Ablassleitung (27) an ein über eine Entlüftungsöffnung (31) mit dem Umgebungsdruck beaufschlagtes Aufnahmegefäß (29) angeschlossen ist, in den in dem Behälter (1) befindliche Flüssigkeit abgeführt werden kann.Device according to claim 15 or 16, in which the container ( 1 ) via a with a valve (V A ), esp. A check valve, ausgestalt Ablassleitung ( 27 ) to a via a vent ( 31 ) with the ambient pressure charged receptacle ( 29 ) is connected in the container ( 1 ) liquid can be removed. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei dem die Flüssigkeit am Ende eines Befüllzyklus aus dem Behälters (1) abgeführt wird, indem – die Flüssigkeitszufuhr in den Behälter (1) unterbrochen wird, und – die im Behälter (1) enthaltene Flüssigkeit über den Druckgeber (11) mit einem Druck (p) beaufschlagt wird, bei dem die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil (VA) hindurch über die Ablassleitung (27) ausströmt. Method for operating a device according to Claim 18, in which the liquid is expelled from the container at the end of a filling cycle ( 1 ) is discharged by - the liquid supply to the container ( 1 ) is interrupted, and - in the container ( 1 ) contained liquid via the pressure transducer ( 11 ) is acted upon by a pressure (p), wherein the liquid through the check valve (V A ) through the drain line ( 27 ) flows out. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 16 oder 18, bei dem Betriebszyklen ausgeführt werden, bei denen jeweils – Gas in dem vorgegebenen Ausgangsvolumen (V0) unter dem Ausgangsdruck (p0) eingeschlossen wird, – ein Flüssigkeitsstrom in den Behälter (1) bewirkt wird und der einströmende Volumenstrom (dV(t)/dt) und/oder das eingeströmte Volumen (V(t)) gemessen wird, – die Flüssigkeitszufuhr in den Behälter (1) unterbrochen wird, bevor der Gasdruck (pG) im Behälter (1) einen vorgegebenen Maximaldruck (pGmax) übersteigt, und – abschließend die in den Behälter (1) in dem jeweiligen Befüllzyklus insgesamt eingeströmte Flüssigkeit aus dem Behälter (1) abgeführt wird.Method for operating a device according to claim 7, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 16 or 18, in which operating cycles are carried out in which - gas in the predetermined output volume (V 0 ) is below the output pressure (p 0 ), - a liquid flow into the container ( 1 ) and the inflowing volume flow (dV (t) / dt) and / or the inflow volume (V (t)) is measured, - the liquid supply into the container ( 1 ) is interrupted before the gas pressure (p G ) in the container ( 1 ) exceeds a predetermined maximum pressure (p Gmax ), and - finally into the container ( 1 ) in the respective filling cycle total inflowed liquid from the container ( 1 ) is discharged.
DE201010030790 2010-07-01 2010-07-01 Method for measuring e.g. volumetric flow, of liquid inflowing into container in e.g. micro process engineering field, involves determining volume and/or volume flow based on measured gas pressure Withdrawn DE102010030790A1 (en)

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