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Die Erfindung betrifft eine Volumenmessvorrichtung zum Messen eines Fluidvolumenstroms, insbesondere einer hochviskosen Flüssigkeit, wie einer Paste, eines Klebstoffs oder einer Dichtmasse, mit einem Gehäuse, einer zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass angeordneten Strömungspassage und einem darin angeordneten Fluidvolumen-Erfassungssystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren einer solchen Volumenmessvorrichtung.
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Volumenmessvorrichtungen, auch Durchflussmengenmessgeräte oder Volumenmesszelle genannt, dienen zum Bestimmen einer Durchflussmenge eines Mediums, insbesondere eines Fluids, wie einer Flüssigkeit, und werden häufig zur Steuerung und Regelung einer Anlage, wie beispielsweise eines Heißleimauftragssystems, verwendet. Volumenmessvorrichtungen sind zumeist in ein Anlagensystem integriert, insbesondere in einen Strömungskanal mit weiteren Strömungs-Komponenten, wie einer oder mehrerer Fluidfördereinrichtungen oder einer Dosiereinrichtung.
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Volumenmessvorrichtungen weisen in der Regel ein Gehäuse mit einem Fluideinlass und einem oder mehreren Fluidauslässe auf, wobei zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass eine Strömungspassage oder ein Strömungskanal und eine darin angeordnete, das Fluid in einzelne fluidisch separierte oder miteinander verbundene Förderraumbereiche unterteilende Teilungs-Einrichtung, wie beispielsweise ein Zahnrad oder eine Spindel, vorgesehen ist. Die Teilungs-Einrichtung ist zumeist drehend gelagert und kann maschinell oder durch das durchströmende Fluid angetrieben sein. Zum Messen des Fluidvolumenstroms ist in der Regel im Bereich der Strömungspassage ein zumeist berührungslos arbeitendes Sensorsystem zur Bewegungsdetektierung der Teilungs-Einrichtung vorgesehen.
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Das Detektieren oder Erfassen der Durchflussmenge erfolgt besonders bevorzugt zeitunabhängig durch eine ,Zählung‘ einer definierten Fördermenge, wie beispielsweise eine in einem Zwischenraum zwischen zwei Zahnflanken eines Zahnrads, wie der Teilungs-Einrichtung, befindliche Fördermenge. Ein solches Messverfahren ist insbesondere für hochviskose Flüssigkeiten, wie einer Paste, eines Klebstoffs oder einer Dichtmasse, geeignet. Alternativ oder zusätzlich kann das Erfassen in einem bestimmten Zeitintervall (,Messung‘ der Durchflussmenge) erfolgen. Hierbei erfolgt beispielsweise eine Messung derjenigen Menge der Flüssigkeit, welche in einem bestimmten Zeitintervall durch einen definierten Strömungsquerschnitt oder eine definierte Strömungspassage, wie beispielsweise ein Rohr, gefördert wird.
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Es sind verschiedene Bauformen, Typen und Funktionsweisen solcher Durchflussmengenmessgeräte bekannt, wobei die vorliegende Volumenmessvorrichtung als eine jede solcher an sich bekannten Ausgestaltung ausgebildet sein kann. Entsprechend ist vorliegend unter dem Begriff Volumenmessvorrichtung ein jedes Durchflussmengenmessgerät zu verstehen.
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Eine bekannte Ausgestaltung der Volumenmessvorrichtungen betrifft die sogenannten Zahnrad-Durchflussmesser oder auch Volumenzähler. Bei dieser Art einer Volumenmessvorrichtung wird ein Zahnrad oder Zahnradpaar durch eine Strömung der Flüssigkeit in Rotation versetzt. Ein Sensor, der in der Regel in einem Umfangsbereich eines Zahnrads in einem das Zahnrad umgebenden Gehäuse angeordnet ist, detektiert die Bewegung der Zähne und gibt insbesondere bei Vorbeilaufen eines jeden oder eines bestimmten Zahnes an dem Sensor oder an einer bestimmten Umfangsstelle des Zahnradgehäuses jeweils einen Signalimpuls ab. Die Anzahl der Signalimpulse pro Zeiteinheit stellt dabei bevorzugt ein Maß für die Strömung dar. Insbesondere kann der Durchfluss, welcher durch die Zahnradanordnung strömt und diese antreibt, auf Grundlage der vom Sensor abgegebenen Signalimpulse ermittelt werden.
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Das Sensorsystem kann hierbei als ein induktives oder als ein kapazitiv arbeitendes Erfassungssystem ausgebildet sein. Zur Erfassung eines jeden oder eines bestimmten vorbeieilenden Zahns kann der Sensor beispielsweise als ein sich bekannter induktiver Sensor zur Erfassung der Zahnradzähne oder eines eine volle Umdrehung des Zahnrads definierenden Zahns ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor als ein an sich bekannter kapazitiver Sensor ausgebildet sein, insbesondere als ein Festplattendifferenzialfühler. Zur Gewährleistung von Signalen bei hoher Messfrequenz und hoher Betriebstemperatur kann der Sensor vorzugsweise in einer Bohrung gelagert sein, die besonders bevorzugt mit einer Vergussmasse gefüllt ist. Es sollte deutlich sein, dass die induktive oder kapazitive Erfassung selbstverständlich auch an einem Abschnitt einer Antriebswelle des Zahnrads erfolgen kann.
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Eine weitere bekannte Ausgestaltung der Volumenmessvorrichtungen betrifft die sogenannten Turbinen- oder Spindel-Durchflussmesszellen, die vorliegend ebenfalls unter der Volumenmessvorrichtung zu verstehen sind, und bei denen die Erfassung der geförderten Flüssigkeit in sehr ähnlicher Weise wie oben beschrieben erfolgt, nur dass die Erfassung zumeist im Bereich einer Antriebswelle erfolgt, nicht an der Turbine oder Spindel an sich.
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Solche Volumenmessvorrichtungen können eine integrierte Heizung oder eine Begleitheizung aufweisen. Die Heizung kann als eine elektrische Widerstandsheizung oder als eine andere bekannte Heizung ausgebildet sein. Die Heizung dient dazu, das Fluid, insbesondere Schmelzen, wie Kunststoffschmelzen oder Schmelzklebstoffe, fließfähig zu erhalten.
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Ein Kennwert einer Volumenmessvorrichtung ist der sogenannte Kalibrier-Faktor oder kurz ,K-Faktor‘. Dieser ist das Maß für die Auflösung einer Volumenmessvorrichtung. Der K-Faktor gibt insbesondere die Anzahl der Impulse pro transportiertem Liter des zu messenden Mediums an. Je größer die Impulszahl pro Liter des zu messenden Mediums ist, desto höher ist auch die Auflösung. Wird aus dem K-Faktor der Kehrwert gebildet, so erhält man das Messvolumen Vm der Volumenmessvorrichtung. Das Messvolumen Vm ist also aus dem K-Faktor abgeleitet und bildet genauso wie dieser ein Maß für die Auflösung der physikalischen Größe ,Volumen‘.
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Leider lässt sich für sehr präzise Messungen das Messvolumen nicht exakt aus den geometrischen Verhältnissen (Kammervolumen) errechnen. Grund hierfür sind Leckagen an Spalten und unterschiedliche Fließeigenschaften der Flüssigkeiten. Beide Maße werden unter anderem durch die Temperatur beeinflusst, die bei beheizten Volumenmessvorrichtungen, insbesondere örtlich gesehen, in einem weiten Bereich variieren kann. Gerade bei der Verarbeitung von Schmelzen sind Temperaturbandbreiten von 80-200°C oder darüber hinaus durchaus üblich. Zudem werden die Flüssigkeiten mit einem in einem weiten Bereich einstellbaren Flüssigkeitsdruck gefördert. Hierbei sind Förderdrücke zwischen beispielsweise 2 und 200bar durchaus üblich, wobei der anliegende Druck wiederum Leckageströme und Fördermengen beeinflusst.
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Solche Leckageströme können folglich - beispielsweise bei einem einzigen Fördergang - in Abhängigkeit der Temperatur, des Drucks und/oder der Viskosität des Fluid unterschiedlich stark auftreten. So kann beispielsweise ein Fluid bei einer ersten Temperatur einen Leckagestrom in der Strömungspassage verursachen, der gegenüber einem Leckagestrom desselben Fluids bei einer zweiten anderen Temperatur deutlich abweicht. Entsprechendes kann bei einem unterschiedlich starken Druck und oder einer unterschiedlichen Viskosität des Fluid auftreten.
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Für ein besonders exaktes und fehlerfreies Bestimmen einer Durchflussmenge, ist es daher erforderlich, dass in der Strömungspassage der Volumenmessvorrichtung ein Leckagestrom, beispielsweise durch Spaltstellen zwischen einem Zahnrad und dem Gehäuse, möglichst vermieden oder zumindest gering gehalten werden. Zumeist lassen sich jedoch solche Leckageströme aufgrund der zuvor erwähnten Gegebenheit nicht vollständig vermeiden. Zudem unterliegen Volumenmessvorrichtungen, insbesondere bei kämmenden Spindeln oder Zähnen einem gewissen Verschleiß. Dies führt dazu, dass nach längerem Gebrauch der Volumenmessvorrichtung der ursprünglich eingestellte K-Faktor nicht mehr korrekt ist. Zudem können Abweichungen in der Verzahnung auftreten, welches - wie auch der Verschleiß - von außen nicht sichtbar ist und den K-Faktor erheblich verändern würde.
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Es sind daher zum einen an die Fertigung und Konstruktion solcher Volumenmessvorrichtungen besonders hohe Ansprüche gestellt, wodurch die Herstellung solcher Volumenmessvorrichtungen besonders aufwändig und kostenintensiv ist. Zum anderen wird versucht, mittels einer jeweiligen Vor-Ort-Kalibrierung einen jeweils an die Gegebenheiten möglichst genau definierten, individuellen K-Faktor zu bestimmen. Dies ist jedoch problematisch, da der K-Faktor theoretisch bei jeder Veränderung einer den Durchfluss beeinflussenden physikalischen Größe des Fluids (Druck, Viskosität und/oder Temperatur) neu bestimmt werden muss. Dies ist jedoch aufwendig und wenig praktikabel. Zudem entstehen bei einem Betrieb der Anlage durch einen erneuten Kalibriervorgang unerwünschte Ausfallzeiten an der Maschine sowie Kosten für Personal und Material, wie das Fluid. Ein über das Mittel der jeweiligen physikalischen Größe bzw. Bedingungen kalibrierter K-Faktor führt jedoch insbesondere bei während der Förderung des Fluides sich verändernden Fluideigenschaften durch sich verändernde Temperaturen, Drücke und/oder Fließeigenschaften zu einem relativ ungenauen Bestimmen des Durchflusses.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Volumenmessvorrichtung bereitzustellen, die zumindest einen der oben genannten Nachteile verbessert und insbesondere ein exaktes Bestimmen der Durchflussmenge des Fluid ermöglicht.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Volumenmessvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch ein Verfahren zum Kalibrieren einer Volumenmessvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart.
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Erfindungsgemäß weist die Volumenmessvorrichtung einen Datenträger auf, der bevorzugt an dem Gehäuse der Volumenmessvorrichtung angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhafterweise bereits herstellerseitig eine Kalibrierung der Volumenmessvorrichtung hinsichtlich sämtlicher in dem Betrieb der Volumenmessvorrichtung zu erwartender Fluide, Temperaturen, Drücke, Viskositäten und folglich auch Leckageströme erfolgen und die hierbei gewonnenen Daten auf dem Datenträger unmittelbar an der Volumenmessvorrichtung gespeichert werden. Insbesondere können kunden- oder betreiberseitige Kalibrierungen vermieden werden, so dass sowohl ein exaktes Bestimmen einer Durchflussmenge eines Fluids als auch ein besonders kostengünstiges Betreiben der Volumenmessvorrichtung ermöglicht ist.
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Der Datenträger ist vorzugsweise unmittelbar an dem Gehäuse der Volumenmessvorrichtung angeordnet und bleibt bevorzugt dauerhaft an der Volumenmessvorrichtung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Tausch einer Volumenmessvorrichtung auch die Daten der Volumenmessvorrichtung getauscht werden, und insbesondere in einer mit dem Datenträger betriebsseitig verbundenen Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung nach einem Austausch einer Volumenmessvorrichtung die möglicherweise veränderten Parameter der neuen Volumenmessvorrichtung von dem entsprechenden Datenträger abgerufen und diese neuen Daten in der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung als Berechnungsgrundlage herangezogen werden können. Dadurch sind die individuellen Daten einer Volumenmessvorrichtung stets an dieser vorhanden und gehen nicht verloren, wenn die Volumenmessvorrichtung an eine andere Vorrichtung umgebaut wird. Dadurch kann wiederum ein exaktes Bestimmen des Durchflusses gewährleistet werden und insbesondere betreiberseitig zeit-und kostenaufwändige Kalibrierschritte vermieden werden.
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Die in dem Datenträger hinterlegten Daten können bevorzugt sämtliche Kennwerte umfassen, die zur Bestimmung des Durchflusses dienen. Besonders bevorzugt sind Kennwerte hinterlegt, aus denen bei Kenntnis der Kennwerte ,Normviskosität‘, gegebenenfalls ,Temperatur‘ und ,eingestellter Druck‘, die Korrekturfaktoren für den Durchfluss bestimmt werden können, welches vorzugsweise in der kundenseitigen Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung erfolgt. In der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung können die abgerufenen Daten vorzugsweise zu Rechenprozessen herangezogen werden und/oder auf einem Display angezeigt werden.
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Im Betrieb der Volumenmessvorrichtung kann die Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung beispielsweise in Abhängigkeit der an der Volumenmessvorrichtung jeweils aktuell erfassten oder eingegebenen Bedingungen, wie Temperatur und/oder Druck, die zu diesen Bedingungen in dem Datenträger hinterlegten Daten der Volumenmessvorrichtung, wie beispielsweise einen individuell bestimmten K-Faktor, abrufen und zum Bestimmen der Durchflussmenge heranziehen. Dadurch ist ein besonders unkompliziertes, dauerhaft exaktes und kostengünstiges Bestimmen der Durchflussmenge ermöglicht. Insbesondere können durch die Speicherung eines individuellen Parametersatzes für jede Volumenmessvorrichtung bei gleichen nominalen geometrischen Kennzahlen auch kleinste, beispielsweise produktionsbedingte oder verschleißbedingte, geometrische Abweichungen erfasst werden und bei der Bestimmung des Durchflusses berücksichtigt werden. Es kann optional auch vorgesehen sein, dass der Datenträger von der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung beschrieben werden kann. Diese Daten können zum Beispiel die aktiven Betriebsstunden und/oder die Anzahl der Umdrehungen oder Impulse der Volumenmessvorrichtung umfassen. Solche Daten können vorteilhafterweise beispielsweise für die Bestimmung von Wartungsintervallen herangezogen sein. Ferner kann die Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung auch Daten auf dem Datenträger schreiben, die bei der Kalibrierung vor Ort ermittelt wurden.
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Ferner können in dem Datenträger gerätespezifische Daten, wie Typ, Ausführungsform, Herstellungsdatum, Auflösung der Erfassung und/oder Angaben zu dem geometrischen Fördervolumen der Volumenmessvorrichtung, hinterlegt sein. Zudem können in dem Datenträger Hinweise für ein Vorgehen bei einer Störung, für eine Wartung und/oder ein Wartungsintervall der Volumenmessvorrichtung hinterlegt sein. Insbesondere bei in Maschinen verbauten und schlecht zugänglichen Volumenmessvorrichtungen können dadurch alle servicerelevanten Daten von einer leicht zugänglichen Stelle abgerufen und angezeigt werden, sodass beispielsweise zur Wartung notwendige Daten ohne größeren Aufwand einsehbar zur Verfügung stehen.
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Vorzugsweise ist der Datenträger als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Datenträger maschinenauslesbar und maschinenbeschreibbar. Dadurch können die Daten über einen besonders langen Zeitraum und besonders sicher gespeichert sein. Insbesondere werden die Daten bei einer Unterbrechung der Versorgungspannung, wie bei einem Austausch der Volumenmessvorrichtung oder bei einem Stromausfall, nicht gelöscht, sondern bleiben erhalten.
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Vorzugsweise weist der Datenträger einen ersten Speicherabschnitt, der im Betrieb der Volumenmessvorrichtung auslesbar und beschreibbar ist, und einen zweiten Speicherabschnitt auf, der im Betrieb der Volumenmessvorrichtung ausschließlich auslesbar ist. Dadurch können insbesondere sensible und unveränderbare Daten, wie eine Typenbezeichnung, eine Seriennummer oder andere die individuelle Volumenmessvorrichtung betreffende Daten, vor einem Überschreiben, einer Änderung oder Manipulation geschützt werden. Dagegen können veränderliche Daten, wie Kalibrierdaten - beispielsweise nach einer Wartung, Reparatur oder erneuten Kalibrierung - angepasst und in dem Datenträger entsprechend überschrieben werden.
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Vorzugsweise umfasst der Datenträger ein Mikroprozessorsystem. Dadurch kann der Datenträger als selbstständiges System betrieben und beispielweise eine Auswertung der Daten unmittelbar an der Volumenmessvorrichtung durchgeführt werden.
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Vorzugsweise umfasst der Datenträger einen oder mehrere Halbleiterspeicher. Dadurch kann der Datenträger besonders bevorzugt in Form eines Mikro-Chips ausgebildet sein. Folglich kann der Datenträger besonders klein ausgebildet und besonders platzsparend an der Volumenmessvorrichtung angeordnet sein.
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Vorzugsweise weist der Datenträger einen optisch lesbaren und/oder beschreibbaren Speicher oder Kodierungsträger auf, mit zum Beispiel einem Strich-, 2D- oder 3D-Code. Dadurch können beispielsweise mittels eines Scanners die hinterlegten Daten, insbesondere die individuellen Daten der Volumenmessvorrichtung, wie Typenbezeichnung und Seriennummer, in relativ einfacher Weise abgerufen werden.
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Vorzugsweise ist eine Datenübertragungseinrichtung zur Datenübertragung zwischen einer für die Bestimmung des Durchflusses der Flüssigkeit dienenden Auswerteeinrichtung und dem Datenträger vorgesehen. Dadurch kann auf den Datenträger und die hierin gespeicherten Daten in relativ einfacher Weise zugegriffen werden.
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Vorzugsweise ist die Datenübertragungseinrichtung kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet. Insbesondere kann ein Zugriff auf den Datenträger über einen Anschlussstecker und ein Datenkabel oder drahtlos auf elektromagnetischem, magnetischem, akustischem oder optischem Wege erfolgen. Beispielsweise kann eine drahtlose Datenübertragung mittels einer an sich bekannten Technik wie WLAN, Bluetooth, RFID, Infrarot oder einer anderen Funktechnik erfolgen. Dadurch kann der Datenträger mit einer sehr breiten Masse an Auslese- und/oder Schreibgeräten, wie einer Auswerteeinrichtung, verbunden werden.
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Vorzugsweise ist die Datenübertragungseinrichtung in ein Datenübertragungs-Netzwerk, oder auch Daten-Netzwerk genannt, integriert. Das Daten-Netzwerk kann beispielsweise ein bereits existierendes Netzwerk, beispielsweise innerhalb eines Gebäudes, sein. Das Netzwerk kann beispielsweise eine Feldbus-Technik oder eine andere an sich bekannte Netzwerk-Technik nutzen. Dadurch kann die Volumenmessvorrichtung in besonders einfacher und kostengünstiger Weise in ein solches, zumeist bereits existierendes, System integriert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren einer solchen Volumenmessvorrichtung sieht die folgenden Schritte vor:
In einem ersten, zumeist herstellerseitigen Schritt erfolgt eine Kalibrierung der Volumenmessvorrichtung. Dazu erfolgt zunächst eine Förderung eines oder mehrerer Referenzfluide, bei welchen die Stoffeigenschaften und das Temperaturverhalten bevorzugt bekannt sind, durch die Volumenmessvorrichtung. Das Referenzfluid kann beispielsweise ein von einem Kunden der Volumenmessvorrichtung bereitgestelltes Fluid, bevorzugt eine Flüssigkeit, sein. Dadurch können die individuell für die jeweilige Volumenmessvorrichtung erforderlichen Korrekturfaktoren bestimmt werden. Besonders bevorzugt kann die Volumenmessvorrichtung für eine bestimmte Temperatur-/Druck-/Flüssigkeitskombination kalibriert und der K-Faktor bestimmt werden. Hierzu kann das entsprechende Fluid beispielsweise für eine bestimmte Zeit in eine Wägezelle oder einen Volumenmesskolben dosiert und aus der gemessenen Menge bzw. des gemessenen Volumens der K-Faktor bestimmt werden.
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In einem nächsten Schritt erfolgt ein Erfassen, bevorzugt durch Messen, der pro definierter Zeiteinheit durch die Volumenmessvorrichtung geförderten oder ausgetragenen Menge des Referenzfluids. Aus den erfassten Daten, insbesondere aus den von der Erfassungseinrichtung der Messzelle abgegebenen Impulsen, können sodann optional die entsprechenden Kennwerte abgeleitet oder berechnet werden. Sofern Eck-Datenwerte vorliegen, kann optional ein Berechnen, beispielsweise durch Interpolation, von Zwischenwerten erfolgen. Alternativ erfolgt das Ermitteln der Kennwerte anhand der erfassten Daten nicht herstellerseitig bei der Kalibrierung, sondern kundenseitig durch eine Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung.
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Es sollte deutlich sein, dass die zuvor genannten Schritte unter Abweichung zumindest einer Randbedingung, wie beispielsweise der Temperatur, unbegrenzt wiederholt werden können, um für einen Betrieb der Volumenmessvorrichtung eine ausreichende Anzahl an Daten zu erhalten, insbesondere Kennwerte für unterschiedliche, zu erwartende Betriebsbedingungen. Insbesondere können die Referenzmessungen bei verschiedenen Drücken und verschiedenen Temperaturen ausgeführt werden, wobei zumeist relativ wenige erfasste Eck-Datenwerte ausreichen, da die Zusammenhänge zwischen Druck, Temperatur und Ausflussmenge meist linearer Natur sind. Insbesondere können - wie oben bereits erwähnt - zwischen den Eck-Datenwerten Zwischenwerte berechnet, insbesondere interpoliert, oder aus hinterlegten Tabellen entnommen werden.
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Sodann erfolgt ein Beschreiben des Datenträgers der Volumenmessvorrichtung mit den zuvor erfassten und/oder zusätzlich durch Berechnung ermittelten Werten, mit den bei der Messung vorliegenden Bedingungen, wie Druck, Temperatur und/oder Viskosität der Flüssigkeit, und/oder mit Grunddaten der Volumenmessvorrichtung, wie Typ der Volumenmessvorrichtung, Seriennummer, Herstellungsdatum und/oder Auflösung der Erfassung. Die Volumenmessvorrichtung enthält somit auf ihrem Datenträger eigens für diese ermittelte Kennwerte. Die Volumenmessvorrichtung kann sodann an einen Kunden geliefert und bei diesem in ein Anlagensystem montiert werden.
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Bei einem kundenseitigen, insbesondere elektronischen, Anschließen des Datenträgers der Volumenmessvorrichtung an eine kundenseitige Einrichtung wie beispielsweise eine externe Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung, erfolgt sodann ein Auslesen des Datenträgers. Die ausgelesenen Daten werden zum Einstellen der Vorgabewerte in der Auswerteeinrichtung für eine Anwendung bzw. einen Betrieb der Volumenmessvorrichtung zum Bestimmen des Durchflusses eines Fluid, insbesondere einer hochviskosen Flüssigkeit, verwendet. Dabei können zunächst beispielsweise Daten für eine Grundeinstellung der Steuerungs- oder Auswerteeinrichtung hinsichtlich der individuellen Volumenmessvorrichtung automatisch oder manuell abgerufen und in der Einrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann mittels der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung - je nach Vorwahl für Fluid-Druck oder -Temperatur - sodann anhand der abgerufenen Daten die individuellen Korrekturfaktoren für den Durchfluss des entsprechenden Fluids ermittelt oder bestimmt werden. Optional kann an der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung auch die nominelle Viskosität des Fluides für eine bestimmte Temperatur eingegeben werden. Anhand eines oder mehrerer Parameter kann aus einer Kennlinie oder einem Kennliniennetz der Arbeitspunkt bestimmt und der Korrekturfaktor ausgelesen oder berechnet werden.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Volumenmessvorrichtung; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens.
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In der 1 ist eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Volumenmessvorrichtung 1, oder auch Volumenmesszelle genannt, zum Messen eines Fluidvolumenstroms, insbesondere einer hochviskosen Flüssigkeit, wie einer Paste, eines Klebstoffs oder einer Dichtmasse, in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Volumenmessvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 10 mit zumindest einem Fluideinlass 11 und einem Fluidauslass 12 auf. Zwischen dem Fluideinlass 11 und dem Fluidauslass 12 ist ein Strömungskanal 13 angeordnet, der in der Volumenmessvorrichtung 1 eine Strömungspassage 14 ausbildet.
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In der Strömungspassage 14 ist eine als im Wesentlichen von zwei Zahnrädern ausgebildete Teilungs-Einrichtung 16 angeordnet, welche mittels mehrerer Verzahnungselemente 16a, 16b, 16c, 16d, etc. die Strömungspassage 14 in fluidisch miteinander verbundene und/oder voneinander getrennte Förderraumbereiche 14a, 14b unterteilt. Die beiden Zahnräder der Teilungs-Einrichtung 16 sind drehbar gelagert und können beispielsweise in der vorliegend gezeigten Pfeilrichtung durch das die Volumenmessvorrichtung 1 hindurchströmende Fluid angetrieben werden. Der erste Förderraumbereich 14a und der zweite Förderbereich 14b definieren dabei in einer an sich bekannten Weise ein bestimmtes Fluidvolumen, welches bei Drehen der Teilungs-Einrichtung 16 von dem Fluideinlass 11 zu dem Fluidauslass 12 gefördert wird.
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Zur Erfassung der im Betrieb durch die Volumenmessvorrichtung 1 hindurchtretenden Fluidmenge weist die Volumenmessvorrichtung 1 ein Erfassungssystem 7 auf, welches vorliegend als ein berührungsfrei arbeitendes System aufgebaut ist. Das Erfassungssystem 7 umfasst insbesondere einen Sensor 71 und Erreger 72. Dabei ist jeweils ein magnetische Erreger 72 in der Spitze eines jeden Verzahnungselements 16a, 16b, 16c, 16d, etc. angeordnet. In einem Bereich des Gehäuses 10, der umfangsseitig der Teilungs-Einrichtung 16 ausgebildet ist, ist der Erfassungssensor 71 angeordnet, welcher ist beispielsweise als ein Feldplattensensor ausgebildet ist. Bei einem Vorbeieilen eines Verzahnungselements 16a, 16b, 16c, 16d, etc. an dem Sensor 71 gibt der Sensor 71 jeweils ein Signal ab. Alternativ kann die Erfassung des in Betrieb durch die Volumenmessvorrichtung 1 hindurchtretenden Fluidmengenmittels eines Induktivsensors erfolgen.
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Die Volumenmessvorrichtung 1 weist einen an dem Gehäuse 10 angeordneten Datenträger 3 auf. Dadurch können beispielsweise Kalibrierdaten und/oder Daten über die Volumenmessvorrichtung 1, wie beispielsweise eine Seriennummer, Betriebsstunden, bei beheizten Volumenmessvorrichtungen die Temperaturdaten, unmittelbar an der Volumenmessvorrichtung 1 gespeichert werden. Ferner können Signaldaten des Erfassungssystems 7 in dem Datenspeicher 3 hinterlegt sein. Besonders bevorzugt sind in dem Datenträger sämtliche Kennwerte, die zur Bestimmung des Durchflusses dienen, hinterlegt.
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Der Datenträger 3 ist vorliegend als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher, insbesondere als ein Halbleiterspeicher, ausgebildet. Der Datenträger 3 ist maschinenauslesbar sowie maschinenbeschreibbar. Ferner weist der Datenträger 3 einen Mikroprozessorsystem 31 auf, durch den der Datenträger 3 als selbstständiges System betrieben werden kann.
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Zur Datenübertragung zwischen einer für die Bestimmung des Durchflusses der Flüssigkeit dienenden, zumeist separat angeordneten, Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung 5 und dem Datenträger 3 ist eine Datenübertragungseinrichtung 6 vorgesehen. Dadurch kann auf den Datenträger 3 und die hierin gespeicherten und für das jeweilige Fluid bzw. die jeweilige Volumenmessvorrichtung 1 relevanten Daten, beispielsweise von der Auswerteeinrichtung 5, in relativ einfacher Weise zugegriffen werden.
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Die Datenübertragungseinrichtung 6 dient zum mechanischen und/oder elektronischen Verbinden des Datenträgers 3 mit einem an sich bekannten und nicht näher dargestellten Datenübertragungs-Netzwerk. Die Datenübertragungseinrichtung 6 ist in der in 1 gezeigten Ausführung als eine Netzwerksteckbuchse ausgebildet, in die ein Netzwerkstecker eines Netzwerkkabels, beispielsweise ein RJ45-Stecker, eingesteckt werden kann. Alternativ kann die Datenübertragungseinrichtung 6 als eine Funk-Antenne zur Übertragung der Daten insbesondere über ein WLAN-Netzwerk ausgebildet sein.
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In der 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung einer Volumenmessvorrichtung 1 in einem Ablaufdiagramm schematisch gezeigt.
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Die folgenden Schritte erfolgen bevorzugt herstellerseitig. In einem ersten Schritt 100 erfolgt ein Fördern eines oder mehrerer Referenzfluide durch die Volumenmessvorrichtung 1. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Erfassen 101 der pro definierte Zeiteinheit durch die Volumenmessvorrichtung 1 geförderten Menge des Referenzfluids mittels des Erfassungssystems 7. In einem optionalen weiteren Schritt 102 kann ein Berechnen erfolgen, beispielsweise eines in der mit der Volumenmessvorrichtung 1 ausgestatteten Anlage noch vorhandenen Verbrauchsmaterial, wie ein Granulat. In einem nächsten Schritt 103 erfolgt ein beschreiben des Datenträgers 3 mit den zuvor erfassten und/oder zusätzlich durch Berechnung ermittelten Werten, mit den bei der Messung vorliegenden Bedingungen, wie Druck, Temperatur und Viskosität einer Flüssigkeit, und/oder mit Grunddaten der Volumenmessvorrichtung 1, wie Typ, Seriennummer, Herstellungsdatum und Auflösung der Erfassung.
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Die nachfolgenden Schritte erfolgen bevorzugt kundenseitig. In einem Schritt 104 erfolgt eine kundenseitige Montage der Volumenmessvorrichtung 1 an einer entsprechenden Anlage. Hierbei wird der Datenträger 3 über die Datenübertragungseinrichtung 6 mit einer kundenseitig befindlichen Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung 5 verbunden. Sodann erfolgt ein Auslesen 105 des Datenträgers 3 durch die Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung 5 und ein Verwenden 106 der ausgelesenen Daten zum Einstellen der Vorgabewerte in der Steuerungs- und/oder Auswerteeinrichtung 5 für eine Betriebsanwendung der Volumenmessvorrichtung 1 zum Messen eines Fluidvolumenstroms, insbesondere einer hochviskosen Flüssigkeit.
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Die Volumenmessvorrichtung 1 kann hierdurch für jedes im Betrieb zu erwartende Fluid und insbesondere deren Eigenschaften kalibriert sein, sodass die Volumenmessvorrichtung 1 sodann in Betrieb genommen werden kann.
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Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Insbesondere der Aufbau der Volumenmessvorrichtung kann - ohne den Kern der Erfindung zu verändern - durchaus modifiziert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2554466 A1 [0008]
- DE 4042397 C2 [0008]
- DE 19516236 A1 [0008]
- DE 9420572 U1 [0008]
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- WO 2014/045184 A2 [0008]
- DE 19513781 B4 [0010]
- DE 4208869 A1 [0010]
- EP 3015829 A1 [0010]
- DE 9412912 U1 [0010]
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- WO 9312405 [0010]
