DE102017110379B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß (6), mit den Schritten
- Isolieren der sich im Innenraum des Gefäßes befindlichen Gasmoleküle gegenüber der Umgebung;
- Verändern der Menge an Gasmolekülen pro Volumeneinheit in dem Gefäß (6);
- Bestimmen eines Vergleichswerts (V) aus der aus der Veränderung der Gasmolekül-Menge resultierenden Zustandsänderung;
- Korrelieren des Vergleichswerts (V) mit einer vorgegebenen und dem Vergleichswert vorab zugeordneten Füllhöhe (z) eines vorgegebenen Referenzvolumens;
- Setzen des Füllstriches auf dem Gefäß (6) entsprechend der Füllhöhe (z).

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß mittels Änderung der sich innerhalb dieses Gefäßes befindlichen Menge an Gasmolekülen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Zum Auslitern von Gefäßen, insbesondere von Gefäßen mit einer komplexen Form wie beispielsweise von Schankgefäßen oder Messbehältern, wird üblicherweise ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen in das auszuliternde Gefäß eingebracht um dann auf der Höhe des Füllstandes der Flüssigkeit eine Markierung als Füllstrich für dieses bekannte Flüssigkeitsvolumen anzubringen. Nachteilig ist an dieser Vorgehensweise, dass dabei das auszuliternde Gefäß mit der Flüssigkeit benetzt wird und daher in einem aufwendigen nachfolgenden Arbeitsschritt gereinigt und getrocknet werden muss.
• Aus der JP S62-206 427 A ist ein Gerät zum Prüfen des Volumens von Behältern bekannt, bei dem das Behältervolumen mit einem Referenzvolumen mittels eines Gasstroms in Bezug gesetzt wird. Durch Änderung des Gasdrucks im Referenzvolumen kann auf das Behältervolumen rückgeschlossen werden.
• In der CN 205 300 692 U wird eine Vorrichtung zum Bestimmen des Volumens in einem Laborbehälter beschrieben.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass das Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß mit komplexer Form auf einfache Weise erfolgen kann, ohne dass das Gefäß nachher gereinigt und ohne dass eine geringe Genauigkeit der Füllstrichposition in Kauf genommen werden muss.
• Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung und eine Anlage gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
• Ein Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß weist folgende Schritte auf:
• - Isolieren der sich im Innenraum des Gefäßes befindlichen Gasmoleküle gegenüber der Umgebung;
• - Verändern der Menge an Gasmolekülen pro Volumeneinheit in dem Gefäß;
• - Bestimmen eines Vergleichswerts V aus der aus der Veränderung der Gasmolekül-Menge resultierenden Zustandsänderung;
• - Korrelieren des Vergleichswerts V mit einer vorgegebenen und dem Vergleichswert vorab zugeordneten Füllhöhe z eines vorgegebenen Referenzvolumens;
• - Setzen des Füllstriches auf dem Gefäß entsprechend der Füllhöhe z.
• Gemäß dem Verfahren wird somit zunächst der Innenraum des Gefäßes von der Umgebung abgetrennt, z.B. abgedichtet, um die Gasmoleküle im Innenraum von der Umgebung zu isolieren.
• Nachfolgend wir die Menge an Gasmolekülen in dem Innenraum verändert. Das kann z.B. dadurch erfolgen, dass Gasmoleküle aus dem Innenraum abgeführt oder in den Innenraum zugeführt werden. Dazu sind verschiedene Maßnahmen denkbar, die später noch erläutert werden. Z.B. ist es möglich, Gasmoleküle über eine Leitung in einen anderen Raum abzuführen, wobei eine Fördereinrichtung oder ein Druckgefälle genutzt werden können.
• Aufgrund der Veränderung der Gasmolekül-Menge ändert sich der Zustand des Gases, insbesondere der Druck bzw. weitere Parameter, wie später noch erläutert. Aufgrund dieser Zustandsänderung kann ein Vergleichswert in geeigneter Weise ermittelt werden, wie ebenfalls nachfolgend noch eingehend beschrieben wird.
• Um die Veränderung der Gasmolekül-Menge zu erfassen, kann es sinnvoll sein, eine entsprechende Messeinrichtung, z.B. eine Druck-Messeinrichtung, bereitzustellen. Auch andere Messeinrichtungen, z.B. Fluss-Messeinrichtungen etc. sind denkbar, wobei die Messeinrichtung auch mehrere Messaufnehmer an verschiedenen Orten in geeigneter Weise aufweisen kann. Mithilfe der Messeinrichtung kann die Veränderung der Gasmolekül-Menge ermittelt werden. Dazu kann es zweckmäßig sein, die Zustände vor und nach der Veränderung der Gasmolekül-Menge in dem Innenraum zu erfassen. Z.B. ist eine Erfassung der Druckänderung denkbar, wobei auch andere Veränderungen erfassbar sind.
• Der Vergleichswert ist dann mit der Füllhöhe zu korrelieren, die dem Vergleichswert vorab zugeordnet wurde. Dafür kann es sinnvoll sein, in einem Vorabprozess ein Kalibrierverfahren durchzuführen, bei dem Zuordnungen von Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt werden. Die Zuordnungen können z.B. in Form von Tabellen oder Parametergleichungen hinterlegt werden. Wenn demnach in dem späteren eigentlichen Messverfahren ein Vergleichswert bestimmt wurde, lässt sich mithilfe der vorher ermittelten Zuordnungen in einfacher Weise die zugehörige Füllhöhe ermitteln.
• Anhand der Information über die Füllhöhe, die auf die oben beschriebene Weise für genau dieses eine Gefäß ermittelt wurde, lässt sich abschließend der Füllstrich an dem Gefäß setzen. Dazu kann eine entsprechende Markierungsvorrichtung mit der Information über die Füllhöhe, also die Höhenlage (Vertikalprosition) des Füllstrichs versorgt werden, so dass die Markierungsvorrichtung den Füllstrich an dem bestimmten Gefäß anbringt.
• Für nachfolgende Gefäße ist dann jeweils das Messverfahren zu durchlaufen, so dass für jedes Gefäß individuell der Füllstrich in der korrekten Höhe angebracht werden kann. Das vom Füllstrich für das Gefäß gekennzeichnete Volumen entspricht dann mit hoher Genauigkeit dem tatsächlichen Volumen. Soll z.B. bei einem Trinkglas ein Füllstrich für 0,2 I angebracht werden, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, dass der Füllstrich jeweils auf die korrekte Füllhöhe angepasst wird, in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Füllvolumen des Trinkglases, welches aufgrund von Fertigungstoleranzen mitunter erheblich variieren kann.
• Die Erfindung löst somit die gestellte Aufgabe dadurch, dass als erster Schritt sämtliche Öffnungen des Gefäßes gegenüber der Umgebung gasdicht abgeschlossen und somit die Gasmoleküle innerhalb des Gefäßes gegenüber der Umgebung abgegrenzt werden. Der Zustand des Gases innerhalb dieser Grenzen lässt sich mit ausreichender Genauigkeit beschreiben durch die thermische Zustandsgleichung für ideale Gase. Diese Gleichung stellt einen Zusammenhang zwischen der Gasmolekülanzahl innerhalb des abgegrenzten Bereiches N_G, dem abgegrenzten Volumen V_G, dem innerhalb der Abgrenzung vorherrschende Gasdruck p_G und der innerhalb der Abgrenzung vorherrschenden Gastemperatur T_G dar. Die zusätzlich auftretende Boltzmannkonstante k_B wird als bekannt angesehen: $$N_G=\frac{p_{\text{G}}{V}_{\text{G}}}{k_{\text{B}}{T}_G}$$

  
• Für diese Gleichung sind in der zugehörigen Fachliteratur unterschiedliche Darstellungen verfügbar, welche unter Anwendung von frei verfügbarem Wissen ineinander übergeführt werden können. Dies ist dem Fachmann jedenfalls möglich.
• Selbstverständlich können auch beliebige in der zugehörigen Fachliteratur auffindbaren thermische Zustandsgleichungen für reale Gase zur Herstellung eines noch genaueren Zusammenhanges verwendet werden. Die Anwendung der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase gestaltet sich allerdings erheblich einfacher und ermöglicht bereits hinreichende Genauigkeit.
• Bei der industriellen Herstellung von Gefäßen kommt es zu produktionsbedingten Formabweichungen der tatsächlichen Gefäßinnenkontur gegenüber der Sollkontur. Dadurch ist das abgegrenzte Volumen V_G von einzelnen Gefäßen auch innerhalb einer Gefäßcharge als unbekannt anzusehen. Die Füllstrichposition jedes Gefäßes ist direkt abhängig von Volumen und Volumenverteilung des Gefäßes und ist daher ebenso als unbekannt anzusehen.
• Begründet in der geringen Größe der einzelnen Gasmoleküle ist eine direkte Bestimmung der Gasmolekülanzahl innerhalb des im ersten Schritt eingegrenzten Bereiches technisch sehr schwer durchführbar, wodurch auch die Gasmolekülanzahl innerhalb des abgegrenzten Bereiches N_G vorerst unbekannt ist. Somit müssen vorerst bei Anwendung der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase sowohl die Gasmolekülanzahl innerhalb des Gefäßes N_G als auch das Volumen des Gefäßes V_G als unbekannt angesehen werden.
• Um dennoch zumindest näherungsweise die Position des Füllstrichs bestimmen zu können, wird als zweiter erfindungsgemäßer Schritt vorgeschlagen, die sich innerhalb der im ersten Schritt festgelegten Grenzen befindliche Anzahl an Gasmolekülen N_G um eine direkt oder indirekt bestimmbare oder kontrollierbare Menge ΔN_G zu verändern. Direktes oder indirektes Bestimmen der mit dieser Gasmolekülmengenänderung ΔN_G einhergehenden Druckänderung innerhalb des im ersten Schritt eingegrenzten Bereiches Δp_G und Temperaturänderung innerhalb des im ersten Schritt eingegrenzten Bereiches ΔT_G sowie direktes oder indirektes Bestimmen des vor oder nach Änderung der Gasmolekülmenge vorherrschenden absoluten Gasdruckes und direktes oder indirektes Bestimmen oder Kontrollieren der vor oder nach Änderung der Gasmolekülmenge vorherrschenden Temperatur erlaubt die Bestimmung eines Vergleichswertes V für das Volumen des im ersten Schritt eingegrenzten Bereiches V_G woraus in einem weiteren (dritten) Schritt durch exakte oder näherungsweise Zuordnung die Position des Füllstriches bestimmt wird.
• Eine Möglichkeit zur besonders zweckgemäßen Bestimmung eines Vergleichswertes für das Volumen V_G lässt sich aus der folgenden Gleichungen herleiten: $$V_G=\frac{N_G{k}_{\text{B}}{T}_{\text{G}}}{p_{\text{G}}}=\frac{\left(N_G+\mathrm{\Delta }{N}_G\right)k_{\text{B}}\left(T_G+\mathrm{\Delta }{T}_{\text{G}}\right)}{p_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{p}_{\text{G}}}$$

  
• Durch Auflösen dieses Gleichungssystems und Vereinfachen folgt, dass $$V_G=k_B\mathrm{\Delta }{N}_G{T}_{\text{G}}\cdot \frac{T_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{T}_G}{\mathrm{\Delta }{p}_G{T}_G-p_G\mathrm{\Delta }{T}_G}$$

  
• Somit gilt mit ausreichender Genauigkeit, dass $$V_G\sim \mathrm{\Delta }{N}_G{T}_{\text{G}}\cdot \frac{T_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{T}_G}{\mathrm{\Delta }{p}_G{T}_{\text{G}}-p_G\mathrm{\Delta }{T}_G}$$

  
• Somit eignet sich folgende Formel besonders gut als Vergleichswert V für das Volumen des Gefäßes: $$V=\mathrm{\Delta }{N}_G{T}_{\text{G}}\cdot \frac{T_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{T}_G}{\mathrm{\Delta }{p}_G{T}_{\text{G}}-p_G\mathrm{\Delta }{T}_G}$$

  
• Dem Fachmann ist dabei klar, dass für die Werte T_G und p_G die vor Änderung der Gasmolekülanzahl vorherrschende Absoluttemperatur und vorherrschenden Absolutdruck darstellen und in jeweils beliebiger Einheit angegeben werden können. Besonders zweckgemäß erscheint aber, sämtliche Drücke und Temperaturen vor Durchführen jeglicher Berechnungen in SI - Einheiten umzuwandeln. Als Nullpunkt von Druck und Temperatur wird dann zweckgemäß jeweils der absolute Nullpunkt verwendet.
• Die Temperatur vor Änderung der Gasmolekülanzahl T_G und die Temperatur nach Änderung der Gasmolekülanzahl T_Gn können folgendermaßen ineinander übergeführt werden: $$T_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{T}_G=T_{\text{Gn}}$$

  
• Der Druck vor Änderung der Gasmolekülanzahl p_G und der Druck nach Änderung der Gasmolekülanzahl p_Gn können folgendermaßen ineinander übergeführt werden: $$p_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{p}_G=p_{\text{Gn}}$$

  
• Der erstellte Vergleichswert V für das Volumen V_G bietet den Vorteil, dass dieser nicht von der Gesamtteilchenanzahl N_G abhängt. Die Temperatur T_G, und deren Änderung ΔT_G, sowie der Druck p_G und dessen Änderung Δ_PG können sehr einfach direkt oder indirekt bestimmt oder kontrolliert werden.
• Mithilfe einer exakten oder näherungsweisen Zuordnung zwischen dem Vergleichswert V und der Füllstrichposition wird der Vergleichswert V anschließend verwendet, um die Position des Füllstriches zu bestimmen.
• Zum Ändern der Gesamtmolekülanzahl ΔN_G kommen eine Vielzahl an Verfahren infrage, wobei folgende Verfahren eine beispielhafte und unvollständige Auswahl darstellen:
• • Vergrößern des für das Gas zur Verfügung stehenden Raumes, sodass eine direkt oder indirekt zumindest näherungsweise bestimmbare Menge an Gasmolekülen -ΔN_G außerhalb des im ersten Schritt abgegrenzten Bereiches gedrängt wird. Dies kann besonders zweckgemäß erreicht werden durch Verschieben eines Kolbens oder Verformen einer Membran.
• • Verkleinern des für das Gas zur Verfügung stehenden Raumes um ΔV_G, sodass ein Teil des im ersten Schritt abgegrenzten Raumes für die Gasmoleküle nicht mehr zur Verfügung steht. Dies ist gleichzusetzen mit einem virtuellen Einbringen von einer Anzahl an zusätzlichen Gasmolekülen ΔN_G, wobei deren virtuelle Anzahl beispielsweise über die thermische Zustandsgleichung für ideale Gase errechnet werden kann. Als näherungsweise Berechnungsmöglichkeit kann beispielsweise folgende Formel dienen: $$\mathrm{\Delta }{N}_G=\mathrm{\Delta }{N}_{G\_virtuell}=-\frac{\left(p_{\text{G}}+\mathrm{\Delta }{p}_G\right)\cdot \mathrm{\Delta }{V}_G}{k_{\text{B}}\left(T_G+\mathrm{\Delta }{p}_G\right)}$$
  
• • Öffnen eines Ventiles und direktes oder indirektes Bestimmen der über dieses Ventil entweichenden oder einströmenden Menge an Gasmolekülen. Besonders zweckgemäß ist hierbei, die Änderung der Menge an Gasmolekülen über einen mit dem Ventil strömungsverbunden Durchflusssensor direkt oder indirekt zu bestimmen.
• • Einbringen einer chemischen Substanz, welche eine direkt oder indirekt bestimmbare Menge an zusätzlichen Gasmolekülen erzeugt oder die Menge an Gasmolekülen reduziert. Dazu kann beispielsweise eine chemische Treibladung verwendet werden.
• • Einbringen einer Substanz welche einen Phasenübergang von flüssig auf gasförmig oder von fest auf gasförmig oder in umgekehrter Richtung durchführt und somit die Anzahl an Gasmolekülen erhöht oder verringert
• Als besonders vorteilhaftes Verfahren zum Verändern der Gasmolekülanzahl innerhalb des im ersten Schritt abgegrenzten Bereiches kann unter Verwendung eines Referenzbehälters umgesetzt werden, indem als Vorbereitung in dem abgegrenzten Bereich mit dem Volumen V_G oder im Referenzbehälter ein vom Umgebungsdruck abweichender erster Gasdruck hergestellt wird, welcher durch direktes oder indirektes Messen bestimmt wird, wonach das Gefäß und der Referenzbehälter miteinander strömungsverbunden und der Gasdruck während oder nach dem erfolgenden Druckausgleich bestimmt wird, wonach unter Auswertung der auftretenden Drücke und Temperaturen ein dem Volumen des Gefäßes entsprechender Vergleichswert V erstellt wird und eine Markierung an jener Position des Gefäßes angebracht wird, die einer dem Vergleichswert zugeordneten Füllhöhe entspricht.
• Dieses Verfahren erweist sich als besonders zuverlässig, wenn die vor, während und nach dem Druckausgleich im Behälter oder im Gefäß auftretende Gastemperatur und der Gastemperaturverlauf mit einem Temperatursensor gemessen oder unter Verwendung eines in der technischen Thermodynamik üblichen Verfahrens abgeschätzt oder berechnet wird. Unter der Vielzahl an hierbei anwendbaren Berechnungsverfahren sei insbesondere auf folgende Gleichung für isentrope Zustandsänderung hingewiesen: $$T\left(p\right)=T_0\left(\frac{p}{p_0}\right)\frac{\varkappa -1}{\varkappa }$$

  
• Diese Formel ermöglicht mittles Bestimmen von Druckveränderungen die während des Druckausgleichs sprunghaft auftretende Veränderung der Gastemperaturen in Gefäß und Behälter zu berechnen.
• Der zeitliche Verlauf der Gastemperatur im Gefäß T_G (t) nach dieser sprunghaften Änderung kann näherungsweise mit folgender Geleichung beschrieben werden, wobei T_{F G} die Festkörpertemperatur des Gefäßes darstellt und T_G1 die nach der sprunghaften Temperaturänderung vorliegende Temperatur der Gasmoleküle im Gefäß darstellt und t die verstrichene Zeit seit Durchführen des Druckausgleiches darstellt und τ_G eine üblicherweise experimentell bestimmte und für eine über den Zeitverlauf konstante oder veränderliche Variable darstellt. $$T_G\left(t\right)=T_{F_G}+\left(T_{G1}-T_{F_G}\right)\cdot e^{-\frac{t}{{\tau }_G}}$$

  
• Ebenso kann der zeitliche Verlauf der Gastemperatur im Referenzbehälter T_R (t) nach dieser sprunghaften Änderung näherungsweise mit folgender weiteren Geleichung beschrieben werden, wobei T_{F R} die Festkörpertemperatur des Referenzbehälters darstellt und T_R1 die nach der sprunghaften Temperaturänderung vorliegende Temperatur der Gasmoleküle im Gefäß darstellt und t die verstrichene Zeit seit Durchführen des Druckausgleiches darstellt und τ_R eine üblicherweise experimentell bestimmte und für eine bessere Beschreibung als über den Zeitverlauf veränderlich ansehbare Variable darstellt. $$T_R\left(t\right)=T_{F_R}+\left(T_{R1}-T_{F_R}\right)\cdot e^{-\frac{t}{{\tau }_R}}$$

  
• Der gemessene oder näherungsweise berechnete zeitliche Temperaturverlauf der Gasmoleküle in Referenzbehälter oder im Gefäß kombiniert mit einem gemessenen oder näherungsweise berechneten zeitlichen Verlauf des in Behälter und Gefäß nach erfolgtem Druckausgleich vorherrschenden Gasdruckes p₂(t) und Anwendung der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase erlaubt zu jedem Zeitpunkt ab Herstellen des Druckausgleiches die Veränderung der Molekülanzahl innerhalb der im ersten Schritt festgelegten Grenzen des Gefäßes indirekt zu bestimmen und zu frei wählbaren Zeitpunkten einen Vergleichswert V(t) für das Volumen des im ersten Schritt abgegrenzten Bereiches zu errechnen. Eine Möglichkeit zur Berechnung dieses Vergleichswertes zu einem beliebigen Zeitpunkt t nach Durchführung des Druckausgleiches ist in folgender Gleichung dargestellt, wobei p₂(t) den zeitlichen Verlauf des Absolutdruckes ab Herstellen des Druckausgleichs darstellt und p_R1 den Absolutdruck der Luft im Referenzbehälter vor Herstellen des Druckausgleichs darstellt und p_G1 den Absolutdruck der Luft im Gefäß vor Herstellen des Druckausgleiches darstellt und T_R1 die Gastemperatur im Referenzbehälter vor Herstellen des Druckausgleiches darstellt und T_G1 die Gastemperatur im Gefäß vor Herstellen des Druckausgleiches darstellt und T_R(t) den zeitlichen Verlauf der Gastemperatur im Referenzbehälter nach Herstellen des Druckausgleichs darstellt und T_G(t) den zeitlichen Verlauf der Gastemperatur nach Herstellen des Druckausgleichs darstellt. $$V\left(t\right)=\frac{\frac{p_2\left(t\right)}{T_R\left(t\right)}-\frac{p_{R1}}{T_{\text{R1}}}}{\frac{p_{\text{G1}}}{T_{\text{G1}}}-\frac{p_2\left(t\right)}{T_G\left(t\right)}}$$

  
• Gleichwohl eine relevante Veränderung das Gefäßvolumen im zeitlichen Verlauf nach Herstellen des Druckausgleichs nicht zu erwarten ist, muss erwartet werden, dass der zeitliche Verlauf des Vergleichswertes für das Volumen des Gefäßes V(t) nicht konstant ist, sondern Veränderungen aufweist. Dies ist vor Allem darin begründet, dass sämtliche bei Berechnung des Vergleichswertes verwendeten Drücke und Temperaturen und deren zeitliche Verläufe nicht exakt bestimmt, sondern lediglich näherungsweise direkt oder indirekt gemessen oder berechnet oder simuliert werden können. Aus diesem Grund ist es zweckgemäß, den zeitlichen Verlauf des Vergleichswertes V(t) nach dessen Zuverlässigkeit zu beurteilen und Vergleichswerte zu beliebigen Zeitpunkten t_x auszuwerten und zum Beispiel je nach Zuverlässigkeit zu gewichten. Eine Möglichkeit zur Berechnung des gewichteten Vergleichswertes V_gew ist in folgender Gleichung dargestellt, wobei V(t_i).den errechneten Vergleichswert zu beliebigen Zeitpunkten t_i darstellt und σ_i einen zugehörigen frei wählbaren Gewichtungsfaktor darstellt und N die Gesamtanzahl an gewichteten Werten darstellt. $$V_{\text{gew}}=\frac{1}{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^N{\sigma }_i}}\cdot {\displaystyle \sum _{i=1}^N{\sigma }_i}\cdot V\left(t_i\right)$$

  
• Als weiteres Verfahren zum Bestimmen eines gewichteten Vergleichswertes V_gew2 können Gasdruck- und Gastemperaturverläufe auch kontinuierlich bestimmt werden und unter Verwendung der folgenden Gleichung gewichtet werden, wobei σ(t) einen frei wählbaren zeitlichen Gewichtungsverlauf darstellt und T den untersuchten Zeitraum ab Herstellen des Druckausgleichs darstellt und V(t) den errechneten zeitlichen Verlauf des Vergleichswertes darstellt. $$V_{\text{gew2}}=\frac{1}{{\displaystyle {\int }_0^T\sigma \left(t\right)\text{dt}}}\cdot {\displaystyle \underset{0}{\overset{T}{\int }}\sigma \left(t\right)\cdot V\left(t\right)}\text{dt}$$

  
• Die auftretenden Integrale können sowohl als numerisch als unter Umständen auch analytisch lösbar sein. Zum numerischen Lösen der Integrale kann auf frei verfügbare Verfahren zurückgegriffen werden, welche allesamt der zugehörigen Fachliteratur entnehmbar sind.
• Sowohl die zu einem beliebigem Zeitpunkt t errechneten Vergleichswerte V(t) als auch jegliche Art an gewichteten Vergleichswerten wie zum Beispiel die dargestellten Vergleichswerte V_gew und V_gew2 können zur Zuordnung einer Füllstrichposition verwendet werden.
• Eine besonders einfache Vorgehensweise zur Bestimmung eines Vergleichswertes V(t) mithilfe eines Referenzbehälters stellt dar, zum Beispiel durch ausreichend langes Warten die Temperatur des Gases im Referenzbehälter vor Herstellen des Druckausgleiches T_R1 näherungsweise an die Festkörpertemperatur des Referenzbehälters T_{F R} anzugleichen und die Temperatur des Gases im Gefäß vor Herstellen des Druckausgleichs T_G1 näherungsweise an die Festkörpertemperatur des Gefäßes T_{F G} anzugleichen. Dadurch können die Temperaturen T_R1 und T_G1 als Näherung sehr einfach durch Messen der Festkörpertemperaturen bestimmt werden. Ebenso kann zum Beispiel durch ausreichend langes Warten die Lufttemperatur im Gefäß nach Herstellen des Druckausgleichs T_G(t) an die Festkörpertemperatur des Gefäßes T_{F G} und die Lufttemperatur im Referenzbehälter nach Herstellen des Druckausgleichs T_R(t) an die Festkörpertemperatur des Referenzbehälters T_{F R} angeglichen werden, welche wiederum sehr einfach bestimmt werden können.
• Der nach Herstellen des Druckausgleiches und Angleich der Lufttemperaturen an die Festkörtemperaturen (insbesondere Temperaturen von Gefäß und Referenzbehälter) vorherrschende Gasdruck p₂ kann zum Beispiel durch Messung bestimmt werden.
• Durch Anwendung der folgenden Formel kann sehr einfach ein Vergleichswert V für das Glasvolumen errechnet werden: $$V=\frac{T_{F_R}}{T_{F_G}}\cdot \frac{p_2-p_{R1}}{p_{\text{G1}}-p_2}$$

  
• Sofern der Unterschied zwischen Festkörpertemperatur des Gefäßes T_{F G} und der Festkörpertemperatur des Referenzbehälters T_{F R} gering ist, kann unter diesen Voraussetzungen der Vergleichswert V sehr einfach ohne Bestimmen jeglicher Temperaturen oder Temperaturänderungen bestimmt werden. Dies ist zum Beispiel möglich mithilfe folgender Formel: $$V=\frac{p_2-p_{R1}}{p_{\text{G1}}-p_2}$$

  
• Die Erfindung geht von der Annahme aus, dass bei einer vollständigen Abdichtung zwischen Gefäß und Referenzbehälter und unter Vernachlässigung etwaig auskondensierender Luftfeuchtigkeit die Gesamtteilchenanzahl im eingeschlossenen Volumen zu jedem Zeitpunkt konstant ist. Unter Anwendung der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase ergibt sich somit folgender Zusammenhang zwischen dem Volumen des Gefäßes V_G und jenem des Referenzbehälters V_R, wobei jeweils der erste Gasdruck p_R1 im Referenzbehälter und p_G1 im Gefäß sowie der zweite Gasdruck p₂, die Temperaturen T von Referenzbehälter R und Gefäß G sowie die Boltzmannkonstante k_B als bekannt angesehen werden: $$\frac{p_{R1}{V}_R}{k_{\text{B}}{T}_{R1}}+\frac{p_{\text{G1}}{V}_{\text{G}}}{k_{\text{B}}{T}_{\text{G1}}}=\frac{p_2{V}_R}{k_{\text{B}}{T}_{R2}}+\frac{p_2{V}_G}{k_{\text{B}}{T}_{\text{G2}}}$$

  
• Nach einem vorgeschlagenen hinreichenden Temperaturausgleich zwischen den Gasen und Festkörpern und hinreichend geringen Temperaturunterschieden zwischen den Festkörpern kann jeglicher Wärmeunterschied zwischen den Gasen und Festkörpern vernachlässigt werden, sodass sich das Volumen des Gefäßes unter Vereinfachung obiger Gleichung wie folgt besonders einfach mit hinreichender Genauigkeit bestimmen lässt: $$V_G=V_R\cdot \frac{p_2-p_{\text{R1}}}{p_{\text{G1}}-p_2}$$

  
• Sofern das Volumen des Referenzbehälters konstant ist, reicht es aus, lediglich einen vom tatsächlichen Referenzvolumen unabhängigen Vergleichswert zu bestimmen. Anhand einer Zuordnung zwischen diesem Vergleichswert und der Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens im Gefäß kann sodann die Position des Füllstriches ermittelt und eine entsprechende Markierung am Gefäß angebracht werden.
• In diesem Zusammenhang ergeben sich besonders vorteilhafte Bedingungen, wenn im Gefäß ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer erster Gasdruck eingestellt wird, weil sich dadurch etwaige Druckverluste aufgrund der erst verspätet einsetzenden Abdichtung gegenüber dem Gefäß nicht auf das Messergebnis auswirken. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein erfindungsgemäßer, unten näher beschriebener Gefäßverschluss zum Einsatz kommt.
• Als Gas kann insbesondere Luft verwendet werden, wodurch die gewünschten Druckänderungen in besonders einfacher Weise herbeigeführt werden können.
• Um eine Zuordnung zwischen den ermittelten Vergleichswerten und den zugeordneten Füllhöhen eines vorgegebenen Referenzvolumens auf einfache Weise bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Vergleichswert für mehrere Gefäße mit ähnlicher Form sowie die Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens in diesen Gefäßen bestimmt und daraus eine Zuordnung zwischen Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt wird.
• Besonders vorteilhaft ist, diese Zuordnung durch Regression zu bestimmen, wobei auf Grund deren Einfachheit am besten lineare Regression oder quadratische Regression verwendet werden.
• Die Zuordnung zwischen Vergleichswert und Füllstrichposition sollte vorab ein einem Kalibriervorgang anhand einiger Gefäße (z.B. 5 Gefäße oder mehr, vorteilhaft 20-30 Gefäße) vorgenommen werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung z.B. auf die Messung eines bestimmten Gefäßes (z.B. eines Trinkglases) bzw. Gefäßtyps eingestellt werden. Im Nachgang zu dem Kalibriervorgang können dann die zu vermessenden Gefäße in großer Stückzahl vermessen werden.
• Um eine Zuordnung zwischen dem Vergleichswert und der Füllstrichposition mittels linearer Regression zu erhalten, kann beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden:
1. 1. Möglichst zufälliges Auswählen von 20-30 Referenzgefäßen aus einer Glascharge, anhand der die Vorrichtung kalibriert werden soll
2. 2. Bestimmen eines Vergleichswertes für jedes Referenzgefäß, mithilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
3. 3. Befüllen der Referenzgefäße mit dem vorgegebenen Referenzvolumen
4. 4. Manuelles Messen des Vertikalabstandes zwischen dem Füllstand und dem Gefäßrand
5. 5. Erstellen von Datenpunkten, jeweils bestehend aus einem Vergleichswert und dem zugehörigen Vertikalabstand
6. 6. Bestimmen einer die Datenpunkte möglichst gut beschreibenden Geradengleichung, unter Verwendung von linearer Regression
• Bei Verwendung von linearer Regression wird bewusst in Kauf genommen, dass die erhaltene Geradengleichung keine exakte Zuordnung zwischen dem Vergleichswert und der Füllstrichposition liefert, sondern lediglich die Summe aller quadrierten Zuordnungsfehler minimiert. Versuche und theoretische Untersuchungen haben aber gezeigt, dass die Genauigkeit dieser Zuordnung in vielen Fällen ausreichend ist. Methoden zur Durchführung der linearen Regression sind in der zugehörigen Fachliteratur beschrieben und frei verfügbar. Methoden zum Abschätzen der Zuverlässigkeit derartiger aus Stichproben erhaltenen Zuordnungen sind ebenso in zugehöriger Fachliteratur zu finden.
• Die durch die lineare Regression erhaltene Geradengleichung kann anschließend für weitere Gläser zur direkten Zuordnung zwischen dem Vergleichswert und dem vertikalen Abstand zwischen Füllstrichposition und dem zuvor gewählten Bezugspunkt verwendet werden. Ein manuelles Befüllen dieser Gefäße ist dann nicht mehr erforderlich.
• Die für jedes Glas errechnete Füllstrichposition wird als elektronisches Signal an eine Markiervorrichtung übergeben, welche den Füllstrich an der entsprechenden Stelle anbringt. Hierfür eignet sich sowohl ein entsprechend steuerbares Lasermarkiersystem, als auch ein Sandstrahlsigniergerät mit automatisch verstellbarer Positioniervorrichtung, z.B. Höhen-Positioniervorrichtung.
• Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer Zuordnung stellt dar, den ungefähren Gefäßquerschnitt im Bereich des anzubringenden Füllstriches auszuwerten und daraus eine direkte Zuordnung zwischen dem Vergleichswert für das Gefäßvolumen und der Füllstrichposition zu errechnen.
• Das Verfahren kann weiter vereinfacht werden, wenn der erste und zweite Gasdruck als relativer Gasdruck bezogen auf einen Umgebungsdruck gemessen werden und die Differenz zwischen beiden Gasdrücken auf den zweiten Gasdruck normiert wird. Durch das Bestimmen eines relativen Gasdruckes, beispielsweise mit einem Relativdrucksensor, ergibt sich für den Vergleichswert V folgender Zusammenhang, der davon unabhängig ist, ob der erste relative Gasdruck p_rel1 im Referenzbehälter oder im Gefäß selbst bestimmt wird: $$V=\frac{p_{\text{rel1}}-p_{\text{rel2}}}{p_{\text{rel2}}}$$

  
• Versuche haben gezeigt, dass aufgrund der vorgenommenen Vereinfachungen bereits Temperaturabweichungen zwischen Gefäß und Referenzbehälter von 4°C Volumenverfälschungen von mehr als 1% bedingen. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Gefäß und der Referenzbehälter von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt werden, sodass Gefäß und Referenzbehälter möglichst rasch und gleichbleibend die gleiche Festköpertemperatur annehmen. Die Temperatur des Luftstromes bzw. von Gefäß und Referenzbehälter müssen dabei nicht bekannt sein, sofern sichergestellt werden kann, dass Gefäß und Referenzbehälter die gleiche Festkörpertemperatur aufweisen.
• Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Vergleichswertes für das beschriebene Verfahren, umfassend einen Referenzbehälter, einen Drucksensor und eine Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbehälter über ein Steuerventil mit einem, mit einer Dichtfläche versehenen Gefäßverschluss verbunden ist. Als Pumpe ist in diesem Zusammenhang ein Verdichter gemeint, der in geeigneter Weise Gas bzw. Luft verdichten kann.
• Zufolge dieser Maßnahmen ergibt sich eine besonders vorteilhafte Abdichtung zwischen dem zu messenden Gefäß und dem Gefäßverschluss, weil durch die Dichtfläche einerseits eine Abdichtung unabhängig von der tatsächlichen Position des Gefäßes in Bezug auf den Gefäßverschluss und andererseits eine Abdichtung auch bei Unebenheiten des Gefäßrandes ermöglicht wird. Die Verformbarkeit der Dichtfläche muss zu diesem Zweck so ausgestaltet sein, dass einerseits Unebenheiten des Gefäßrandes ausgeglichen und andererseits ein zu starkes Einsinken des Gefäßes in die Dichtfläche vermieden wird, um den Vergleichswert nicht übermäßig zu verfälschen. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Gefäße kopfüber auf der Dichtfläche des Gefäßverschlusses aufsetzen. In diesem Fall sorgt nämlich das eigene Gefäßgewicht beim Aufsetzen für eine Abdichtung. Es ist dabei für den Fachmann selbstverständlich, dass unter dem Begriff Pumpe auch ein Verdichter für kompressible Fluide verstanden werden kann, der beispielsweise als Vakuumpumpe ausgeführt werden kann. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben in Kombination mit den oben genannten Merkmalen beim Einsatz einer Vakuumpumpe.
• Wird der Drucksensor als Absolutdrucksensor ausgebildet, so ergeben sich vorteilhafte Messbedingungen, wenn das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter und Gefäß zwischen 0,5 und 2 liegt.
• Wird demgegenüber der Drucksensor als Relativdrucksensor mit sehr gut abgeglichenem Nullpunkt ausgebildet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter und Gefäß zwischen $\frac{1}{2\sqrt{2}}$

  

  und $\frac{2}{\sqrt{2}}$

  

  liegt, um eine hohe Messgenauigkeit zu erzielen.
• Das tatsächliche Volumen des Referenzbehälters ist daher in vorteilhafter Weise derart zu wählen, dass es für die verschiedenen zu messenden Gefäße jeweils im oben beschriebenen Verhältnis zu den Gefäßvolumina steht, um verschiedene Gefäßarten zuverlässig vermessen zu können.
• Um eine einfache Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen, kann das Steuerventil als 2x3/2 Wegeventil ausgebildet sein, das wahlweise Gefäß, Referenzbehälter und Umgebungsdruckanschluss, Gefäß und Pumpe sowie Referenzbehälter und Umgebungsdruckanschluss, Gefäß und Pumpe bei geschlossenem Referenzbehälter und wahlweise Gefäß und Referenzbehälter miteinander verbindet.
• Versuche haben gezeigt, dass sich besonders genaue Messergebnisse dann einstellen, wenn der Referenzbehälter mit Flächendichtmasse abgedichtet ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann nämlich vermieden werden, dass in Dichtungsnuten eingeschlossenes Gas langsam durch die anschließenden engen Passungen strömt und der Gasdruck nicht oder erst verhältnismäßig spät konvergiert. Aus den gleichen Überlegungen sollten auch Gewinde oder andere Bauteile, bei denen die Gefahr besteht, dass Gasmoleküle eingeschlossen und nur langsam in das restliche Gefäß-bzw. Referenzbehältervolumen einströmen können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden.
• Um mehrere Gefäße industriell rasch mit einem Füllstrich versehen zu können, wird erfindungsgemäß eine Anlage vorgeschlagen, bei der die beschriebenen Vorrichtungen konzentrisch drehbar angeordnet sind und wobei eine Aufgabe- und Entnahmestation für die zu messenden Gefäße sowie eine Vorrichtung zum Markieren der Gefäße an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe vorgesehen ist. Ein Gebläse sorgt dabei für eine gleichmäßige und rasche Temperierung der Gefäße und Referenzbehälter während des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei mehrere Gefäße gleichzeitig vermessen und an ein oder mehreren Vorrichtungen zum Markieren der Gefäße Füllstriche auf die Gefäße aufgebracht werden. In besonders vorteilhafter Form kann hierbei ein Radialgebläse eingesetzt werden, um das die beschriebenen Vorrichtungen konzentrisch drehbar, z.B. auf einem Drehtisch, angeordnet sind.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
• 1 ein stark vereinfachtes Blockschema einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
• 2 einen vereinfachten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage in einem kleineren Maßstab.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Referenzbehälter 1, einen Drucksensor 2 und eine Pumpe 3, wobei der Referenzbehälter 1 über ein Steuerventil 4 mit einem Gefäßverschluss 5 für ein Gefäß 6 verbunden ist. Um den Gefäßverschluss 5 gegenüber dem Gefäß 6 abzudichten, ist eine Dichtfläche 7, beispielsweise aus einer Flanschdichtmatte vorgesehen.
• Das Steuerventil 4 und die Pumpe 3 werden über eine Steuereinheit 8 bedient, die die Messergebnisse des Drucksensors 2 auswertet. Um eine einfache Ablaufsteuerung zu ermöglichen, kann das Steuerventil 4 als 2x3/2 Wegeventil ausgebildet sein, das wahlweise Gefäß 6, Referenzbehälter 1 und Umgebungsdruckanschluss 9, Gefäß 6 und Pumpe 3 sowie Referenzbehälter 1 und Umgebungsdruckanschluss 9, Gefäß 6 und Pumpe 3 bei geschlossenem Referenzbehälter 1 und wahlweise Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 miteinander verbindet, wie im Folgenden näher erläutert wird:
• Zunächst wird ein Gefäß 6, beispielsweise ein Weinglas auf die Dichtfläche 7 des Gefäßverschlusses 5 aufgesetzt. Das Steuerventil 4 verbindet dabei sowohl das Gefäß 6 als auch den Referenzbehälter 1 mit einem Umgebungsdruckanschluss 9. Daraufhin wird das Steuerventil 4 betätigt, um das Gefäß 6 mit der Pumpe 3 zu verbinden und den Referenzbehälter 1 zu verschließen. Während dieses Ventilzustandes wird das Gefäß 6 beispielsweise evakuiert, wodurch sich das Gefäß 6 an die Dichtfläche 7 anpresst und dabei die Dichtwirkung mit sich verringernden Gasdruck im Gefäß 6 ansteigt.
• Während dieses Vorganges können sowohl das Gefäß 6 als auch der Referenzbehälter 1 von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt werden, um eine gleiche Temperatur von Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 sicherzustellen. Der Luftstrom kann von einem nicht dargestellten Gebläse erzeugt werden.
• Nach dem Temperaturausgleich zwischen Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 auf der einen Seite und zwischen Gas und Festkörpern (Gefäß 6, Referenzbehälter 1) auf der anderen Seite wird der erste Gasdruck im Gefäß 6 mithilfe des Drucksensors 2 bestimmt und an die Steuereinheit 8 weitergegeben. Die Steuereinheit 8 schaltet daraufhin das Steuerventil 4 so um, dass Gefäß 6 und Behälter 1 miteinander strömungsverbunden werden.
• Nach erfolgtem Druckausgleich und Temperaturausgleich zwischen Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 sowie nach erfolgtem Temperaturausgleich zwischen Gasen und Festkörpern wird mit Hilfe des Drucksensors 2 der zweite Gasdruck bestimmt und ebenfalls an die Steuereinheit 8 weitergegeben.
• Die Steuereinheit 8 berechnet daraufhin einen Vergleichswert V als die auf einen Bezugsdruck bezogene Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gasdruck und ruft eine diesem Vergleichswert zugeordnete Füllhöhe eines Referenzvolumens aus einem Referenzspeicher ab. Gegebenenfalls kann auch zwischen abgespeicherten Stützwerten interpoliert werden. Auf Basis der ermittelten Füllhöhe eines Referenzvolumens steuert die Steuereinheit 8 eine Vorrichtung 10 zum Markieren des Gefäßes 6 an, die daraufhin an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe einen Füllstrich am Gefäß 6 anbringt. Daraufhin werden das Gefäß 6 sowie Referenzbehälter 1 wieder mit dem Umgebungsdruckanschluss 9 verbunden und das Gefäß 6 kann nach erfolgtem Druckausgleich vom Gefäßverschluss 5 abgenommen werden.
• Folgende Beschreibung dient zur Veranschaulichung der Vorgehensweise beim Setzen der Füllstriche einer Weinglascharge:
1. 1. Ein Weinglas (entsprechend einem Gefäß 6) mit unbekanntem Volumen wird auf die Dichtfläche 7 aufgesetzt.
2. 2. Durch Schalten des Ventiles 4 wird der Gefäßinnenraum mit einer Vakuumpumpe 3 verbunden. Der Gasdruck im Glas (p_G1) wird dabei auf beispielsweise 20.000 Pa Absolutdruck reduziert und das Glas dadurch sehr vorteilhaft an die Dichtung angepresst. Zum selben Zeitpunkt ist der Referenzbehälter mit der Umgebung verbunden, wodurch der Gasdruck im Referenzbehälter dem Umgebungsdruck entspricht (p_R1). Der Umgebungsdruck wird hier mit 100.000 Pa angenommen.
3. 3. Der sich einstellende Gasdruck (p_G1) (20.000 Pa) wird mithilfe eines Drucksensors 2 gemessen und die Verbindung zur Vakuumpumpe getrennt.
4. 4. Der Referenzbehälter wird von der Umgebung abgesperrt und mit dem Gefäßinnenraum (dem Innenraum des Weinglases) strömungsverbunden.
5. 5. Der sich in Gefäßinnenraum und Referenzbehälter gemeinsam einstellende Gasdruck (p₂) wird gemessen. Dieser kann beispielsweise 70.000 Pa betragen.
6. 6. Durch Schalten des Ventiles 4 wird der Gefäßinnenraum mit der Umgebung verbunden. Das Gefäß kann anschließend ohne großen Kraftaufwand abgenommen werden.
7. 7. Der Drucksensor 2 ist nun direkt mit der Umgebung verbunden und kann den Umgebungsdruck (p_R1) messen, hier 100.000 Pa. Da der Umgebungsdruck innerhalb der verstrichenen Zeit als konstant angesehen werden kann, entspricht der dabei gemessene Druck dem Gasdruck im Referenzbehälter vor Durchführen des Druckausgleiches (p_R1)
8. 8. Mithilfe folgender Formel wird ein Vergleichswert V für das Volumen des Glases errechnet: $$V=\frac{p_2-p_{\text{R1}}}{p_{\text{G1}}-p_2}.$$
   
   Mit den beschriebenen Druckwerten ergibt sich beispielsweise ein Vergleichswert von V = (70.000-100.000)/(20.000-70.000) = 0,600.
• Diese Schritte werden vorab in einem Kalibriervorgang für beispielsweise 20 zufällig ausgewählte Gläser aus einer einzigen Glascharge ausgeführt.
• Wenn das Volumen eines anderen Glases aus derselben Charge bei ansonsten gleichen Ausgangsdrücken p_G1 und p_R1 geringfügig größer ist, ergibt sich in Schritt 5 ein Druck p₂ von beispielsweise 69.000 Pa und daraus in Schritt 8 ein Vergleichswert von V = 0,6327.
• Anschließend wird jedes dieser Gläser aufrecht aufgestellt und eine festgelegte Referenzmenge einer Flüssigkeit eingefüllt. Die Referenzmenge kann beispielsweise 200 ml betragen. Mithilfe eines Tiefenmessschiebers oder eines anderen geeigneten Messgeräts wird anschließend der Vertikalabstand z zwischen dem Gefäßrand und dem sich einstellenden Flüssigkeitsspiegel gemessen. Die gemessenen Vertikalabstände z werden dem jeweiligen Vergleichswert V zugeordnet. Bei Gläsern mit größerem Vergleichswert ergibt sich in der Regel auch ein größerer Vertikalabstand z.
• Vorliegendes Beispiel führt zu einer Liste aus 20 Wertepaaren V/z. Die Wertepaare dieser Liste werden verwendet um mithilfe von linearer Regression eine näherungsweise Zuordnung zwischen Volumen und Füllstrichposition zu erhalten. Diese Zuordnung ergibt sich dann in der Form z(V) = k . V + d, wobei k und d die durch die Regression bestimmten Koeffizienten darstellen.
• Für sämtliche weiteren zu markierenden Gläser reicht es, den Vergleichswert V mittels oben beschriebener Vorgehensweise zu bestimmen. Mithilfe der Formel z(V) = k . V + d und der vorab durch lineare Regression bestimmten Koeffizienten k und d, kann jedem Vergleichswert V direkt eine näherungsweise Füllstrichposition z zugeordnet werden. Damit kann bei dem dem Kalibriervorgang nachfolgenden eigentlichen Messvorgang großer Glaschargen anhand des für jedes Glas nach dem obigen Verfahren ermittelten Vergleichswert V die zugehörige Füllstrichposition z (Vertikalabstand vom Gefäßrand) ermittelt werden.
• Um diesen Vorgang möglichst effizient zu gestalten, werden die dafür erforderlichen Berechnungen direkt von der Steuerungselektronik ausgeführt. Die Steuerungselektronik kann durch elektronisches Schalten der Ventile und elektronisches Auslesen der Drücke direkt den Vergleichswert bestimmen und der Füllstrichposition zuordnen. Der Füllstrich kann anschließend durch einen entsprechend gesteuerten Markierlaser angebracht werden. Die Füllstrichposition wird dabei über eine Datenschnittstelle direkt an die Steuerung des Markierlasers übergeben. Alternativ kann der Füllstrich unter Verwendung einer Sandstrahlsigniervorrichtung angebracht werden. Diese Signiervorrichtung wird mit einer automatisiert verstellbaren, mechanischen Positioniervorrichtung versehen. Diese Positioniervorrichtung wird für jedes Glas automatisch entsprechend der errechneten Füllstrichposition z verstellt.
• Die in der 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage umfasst mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen 11, die um ein Radialgebläse 12 auf einem Drehtisch 13 konzentrisch drehbar angeordnet sind. Die Gefäße 6 werden dabei bei einer nicht näher dargestellte Aufgabe- und Entnahmestation auf die Dichtflächen 7 der Gefäßverschlüsse 5 aufgesetzt und durchlaufen beim Rotieren um das Radialgebläse 12 das oben beschriebene Verfahren, an dessen Ende über eine Vorrichtung 10 zum Markieren der Gefäße an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe ein Füllstrich an den Gefäßen 6 aufgebracht wird.
• Die gesamte Handhabung der Gefäße 6 kann vollständig oder teilweise automatisiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß (6), mit den Schritten - Isolieren der sich im Innenraum des Gefäßes befindlichen Gasmoleküle gegenüber der Umgebung; - Verändern der Menge an Gasmolekülen pro Volumeneinheit in dem Gefäß (6); - Bestimmen eines Vergleichswerts (V) aus der aus der Veränderung der Gasmolekül-Menge resultierenden Zustandsänderung; - Korrelieren des Vergleichswerts (V) mit einer vorgegebenen und dem Vergleichswert vorab zugeordneten Füllhöhe (z) eines vorgegebenen Referenzvolumens; - Setzen des Füllstriches auf dem Gefäß (6) entsprechend der Füllhöhe (z).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Gasmolekülen pro Volumeneinheit durch Einbringen oder Entnehmen einer näherungsweise direkt oder indirekt nachvollziehbaren Menge an Gasmolekülen verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Gasmolekülen pro Volumeneinheit mithilfe eines Referenzbehälters (1) verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Gasmolekülen in dem Gefäß (6) dadurch verändert wird, dass Gasmoleküle zwischen dem Innenraum des Gefäßes und dem Innenraum des Referenzbehälters (1) bewegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - zum Verändern der Menge an Gasmolekülen zunächst in dem Gefäß (6) oder in dem Referenzbehälter (1) ein von dem Umgebungsdruck abweichender erster Gasdruck eingestellt wird, der mithilfe einer Messvorrichtung (2) bestimmt wird, wonach das Gefäß (6) und der Referenzbehälter (1) miteinander strömungsverbunden werden und nach erfolgtem Druckausgleich ein sich einstellender zweiter Gasdruck mithilfe der Messvorrichtung (2) bestimmt wird; - wonach der Vergleichswert (V) bestimmt und eine Markierung an jener Position des Gefäßes (6) angebracht wird, die der vorgegebenen und dem Vergleichswert (V) zugeordneten Füllhöhe (z) eines vorgegebenen Referenzvolumens entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen eines vorab durchzuführenden Kalibriervorgangs jeweilige Vergleichswerte für mehrere Gefäße (6) mit ähnlicher Form sowie die jeweiligen Füllhöhen eines vorgegebenen Referenzvolumens in diesen Gefäßen bestimmt werden und daraus eine Zuordnung zwischen jeweiligen Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Kalibriervorgangs aufgrund der einander konkret zugeordneten Vergleichswerte und Füllhöhen im Wege eines mathematischen Verfahrens eine verallgemeinerte Zuordnung von Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (6) und der Referenzbehälter (1) von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt werden.
9. Vorrichtung zum Bestimmen des Vergleichswertes (V) für das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend einen Referenzbehälter (1), einen Drucksensor (2) und eine Pumpe (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbehälter (1) über ein Steuerventil (4) mit einem mit einer Dichtfläche (7) versehenen Gefäßverschluss (5) verbunden ist, wobei auf den Gefäßverschluss (5) ein Gefäß (6) aufsetzbar ist; wobei das Steuerventil (4) als Wegeventil ausgebildet ist, das wahlweise - Gefäß (6), Referenzbehälter (1) und einen Umgebungsdruckanschluss (9), - Gefäß (6) und Pumpe (3) sowie Referenzbehälter (1) und Umgebungsdruckanschluss (9), - Gefäß (6) und Pumpe (3) und wahlweise Gefäß (6) und Referenzbehälter (1) miteinander verbindet; und wobei - das Wegeventil durch eine Steuereinheit (8) ansteuerbar ist; - eine von der Steuereinheit (8) ansteuerbare Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Füllstrichs auf dem Gefäß (6) an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe vorhanden ist.
10. Anlage mit Vorrichtungen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (11) konzentrisch drehbar angeordnet sind, wobei eine Aufgabe- und Entnahmestation für die zu messenden Gefäße (6) sowie eine Vorrichtung (10) zum Markieren der Gefäße (6) an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe vorhanden ist.

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