DE19523780A1 - Empty detection of a storage container in dosing systems - Google Patents

Empty detection of a storage container in dosing systems

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Abstract

A measurement process is proposed for dosing systems with reservoirs. The proposed process uses an optical device (12, 13, 14, L) to which are assigned a light barrier (L) which passes through the flow path and a measurement and display device (13) which responds to changes in the light beam. In order to ensure high sensitivity and reliable measurement irrespective of the viscosity or absorption capacity of the concentrate, and in order to dispense with a float, a screen (10, 31) is moved in each measurement cycle into the light beam (L) of the light barrier, preferably within the flow path of the fluid through the dosing device; the light intensity is measured both with the light beam occluded and unimpeded and the difference between the two values indicates whether or not the reservoir is empty.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren für Dosiersysteme mit einer auf die Entleerung des mit dem Dosiersystem verbindbaren Vorratsbehälters ansprechenden optischen Einrichtung, sowie eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Meßverfahrens.The invention relates to a measuring method for metering systems with one for emptying the one that can be connected to the dosing system Storage container appealing optical device, as well as a Device for carrying out this measuring method.

Bei vielen Anwendungsfällen, bei denen ein Produkt aus einem Vorratsbehälter in dosierten Mengen über eine Dosiervorrichtung abgegeben wird, ist es notwendig, rechtzeitig zu erkennen, daß der Vorratsbehälter leer ist. Zum Messen des Leerlaufens wird eine Lichtschranke verwendet, die zwischen dem Vorratsbehälter und der Dosiereinrichtung angeordnet ist. Ein Lichtgeber sendet einen Lichtstrahl durch einen transparenten Bereich des Dosiergehäuses und trifft jenseits auf einen Lichtempfänger. Geht der Inhalt des Vorratsbehälters zu Ende, so sammelt sich im Bereich der Lichtschranke Luft an, so daß weniger Licht absorbiert wird. Da jedoch das Produkt von unterschiedlicher Art und sehr unterschiedlichem Absorptionsvermögen ist, muß die der Lichtschranke zugeordnete Meß- und Anzeigeeinrichtung eine sehr hohe Empfindlichkeit besitzen. Dies gilt umso mehr bei Produkten hoher Viskosität, bei denen auch bei Entleerung des Vorratsbehälters eine relativ dicke Schicht an der Innenwand des Dosiergehäuses anhaftet und die Messung beeinflußt. Die hohe Empfindlichkeit der Anordnung führt bei Produkten mit geringerer Absorption (hoher Lichtdurchlässigkeit) zu "Leer" -Meldungen und zu einer relativ hohen Abhängigkeit von Änderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit.In many applications where a product consists of one Storage containers in dosed quantities via a dosing device is submitted, it is necessary to recognize in good time that the storage container is empty. To measure idling a light barrier is used between the storage container and the metering device is arranged. A light transmitter sends a light beam through a transparent area of the Dosing housing and beyond meets a light receiver. If the content of the storage container comes to an end, it collects in the Area of the photoelectric sensor air so that less light is absorbed. However, since the product is of different types and very different absorbency, the must A measuring and display device assigned to the light barrier have high sensitivity. This applies all the more to products high viscosity, even when emptying the Storage container a relatively thick layer on the inner wall of the Dosing housing adheres and affects the measurement. The height The sensitivity of the arrangement results in products with less Absorption (high light transmission) to "empty" messages and to a relatively high dependency on changes in Temperature and humidity.

Um die Empfindlichkeit zu vergrößern und trotzdem Fehlmeldungen zu vermeiden, hat man oberhalb der eigentlichen Dosierpumpe in dem Strömungsweg des Produktes einen lichtundurchlässigen (schwarzen) Kunststoff-Schwimmer angeordnet. Der Schwimmer kann jedoch bei Leerlaufen hängenbleiben und einen noch vollen Zustand suggerieren; außerdem bildet er ein an sich unerwünschtes Wegwerfprodukt, das trotzdem lebensmittel­ verträglich sein muß, da er dauerhaft in dem zu dosierenden Konzentrat verbleibt. In order to increase the sensitivity and nevertheless false reports to avoid, you have in above the actual metering pump the flow path of the product is opaque (black) plastic float arranged. The swimmer can but get stuck when idling and still full Suggest condition; in addition, it forms an in itself unwanted disposable product that is still food must be tolerated, since it is permanently dosed in the Concentrate remains.  

Aufgabe der Erfindung ist es, bei hoher Empfindlichkeit eine zuverlässige Messung unabhängig von der Viskosität oder dem Absorptionsvermögen des Konzentrats zu gewährleisten. Ein Schwimmer soll entbehrlich werden.The object of the invention is a with high sensitivity reliable measurement regardless of viscosity or To ensure the absorbency of the concentrate. On Swimmers should be dispensable.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 oder die Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1 or Device according to claim 7 solved.

Dabei wird eine im Strömungsweg des Konzentrats bewegliche Blende mit der Pumpbewegung synchronisiert. Da die Blende wiederholt in den Lichtstrahl bzw. aus dem Lichtstrahl bewegt wird, kann die Blende weder klebenbleiben noch hydraulisch mitgerissen werden, so daß die Verwendung eines Schwimmers entbehrlich ist. Durch die gesteuerte Bewegung der Blende werden bei jedem Meßvorgang zwei Meßwerte ermittelt, die per se unterschiedlich sein müssen und einmal der Abblendung des Lichtstrahls (Dunkel) und zum anderen der Freigabe des vom Konzentrat gedämpften Lichtstrahls (heller als Dunkel) entsprechen. Dadurch kann die hohe Empfindlichkeit der Meßanordnung voll ausgenutzt werden, ohne daß Fehlanzeigen auftreten können. Da die Anzeige in Abhängigkeit von einem Vergleich der beiden Meßwerte erfolgt, ist sie eine Differenzmessung. Hinzu tritt, daß die Absorptionsdifferenz wiederholt überprüft wird. Dadurch wird auch eine hohe Unabhängigkeit von Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen erreicht. This creates an orifice that is movable in the flow path of the concentrate synchronized with the pumping movement. Since the aperture is repeated in the light beam or out of the light beam is moved, the Cover neither sticking nor being hydraulically entrained, so the use of a float is unnecessary. By The controlled movement of the diaphragm is every time you measure two measured values are determined, which must be different per se and once the dimming of the light beam (dark) and to others the release of the light beam attenuated by the concentrate (lighter than dark). This allows the high Sensitivity of the measuring arrangement can be fully exploited without that false reports can occur. Since the ad in Depending on a comparison of the two measured values, it is a difference measurement. In addition, the Absorbance difference is checked repeatedly. This will also a high degree of independence from temperature and Moisture changes achieved.  

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die beiden Figuren jeweils einen Längsschnitt durch den die Dosiereinrichtung 3 und die Meßeinrichtung 12, 13 enthaltenden Bereich wiedergeben. Links ist jeweils die eine Endlage, rechts die andere Endlage eingezeichnet.The invention is explained in more detail below on the basis of two exemplary embodiments, the two figures each showing a longitudinal section through the area containing the metering device 3 and the measuring device 12 , 13 . One end position is shown on the left, the other end position on the right.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist bei 1 eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 1 mit Luftspalt 2 und Anker 4 für eine Dosiereinrichtung 3 vorgesehen, die in einer Öffnung der Betätigungseinrichtung angeordnet ist.In the embodiment according to FIG. 1, an electromagnetic actuating device 1 with an air gap 2 and armature 4 is provided at 1 for a metering device 3 , which is arranged in an opening of the actuating device.

Die Dosiereinrichtung weist ein Gehäuse auf, das oben (nicht dargestellt) mit einem Vorratsbehälter für das zu dosierende viskositätsvariable Produkt verbunden ist. Das untere Ende wird durch einen Auslauf 15 für das dosierte Produkt bestimmt. In dem Dosiergehäuse ist eine Pumpkammer 5 vorgesehen, die in axialer Richtung durch ein oberes Einlaß-Rückschlagventil 8 und ein unteres Auslaß-Rückschlagventil 9 und in Umfangsrichtung durch einen elastischen Balg 5a begrenzt ist. Das Pumpelement wird durch das Einlaß-Rückschlagventil 8 gebildet, das durch entsprechende Kupplungselemente 6 mit dem zyklisch bewegten Anker 4 gekuppelt ist.The dosing device has a housing which is connected at the top (not shown) to a storage container for the viscosity-variable product to be dosed. The lower end is determined by an outlet 15 for the metered product. In the metering housing, a pump chamber 5 is provided, which is limited in the axial direction by an upper inlet check valve 8 and a lower outlet check valve 9 and in the circumferential direction by an elastic bellows 5 a. The pump element is formed by the inlet check valve 8 , which is coupled to the cyclically moved armature 4 by corresponding coupling elements 6 .

An dem Rückschlagventil 8 ist eine nach oben ragende Lippendichtung 10 vorgesehen, die mit dem Rückschlagventil 8 auf- und abbewegt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich die Dichtung 10 bei den zyklischen Bewegungen des Rückschlagventils 8 in einen Lichtstrahl 14 schiebt und damit den Lichtstrahl L unterbricht, während im abgesenkten Zustand der Dichtung 10 der Lichtstrahl 14 freigegeben ist. Die zugehörigen Sender und Empfänger der Lichtschranke können bei 12 und 13 angeordnet und mit einem empfindlichen Meßsystem verbunden sein. On the check valve 8 an upwardly projecting lip seal 10 is provided, which is moved up and down with the check valve 8 . The arrangement is such that the seal 10 is pushed into a light beam 14 during the cyclical movements of the check valve 8 and thus interrupts the light beam L, while in the lowered state of the seal 10 the light beam 14 is released. The associated transmitter and receiver of the light barrier can be arranged at 12 and 13 and connected to a sensitive measuring system.

Im dargestellten Beispiel liegt das Dichtelement 10 an der Innenfläche 11 des Gehäuses der Dosiereinrichtung an, so daß bei jedem Zyklus der Bereich der Innenfläche, der von dem Lichtstrahl 14 durchdrungen wird, freigewischt oder -geschabt wird. Selbst bei stark absorbierendem Konzentrat verbleiben keine störenden Schichten im Leer-Zustand im Lichtweg L oder 14. Es ist in diesem Fall noch nicht einmal erforderlich, daß die oberflächen-reinigende Lippendichtung opak ist, sie kann auch mehr oder weniger durchsichtig sein.In the example shown, the sealing element 10 bears against the inner surface 11 of the housing of the metering device, so that with each cycle the area of the inner surface which is penetrated by the light beam 14 is wiped or scraped free. Even with highly absorbent concentrate, there are no disruptive layers in the empty state in the light path L or 14 . In this case, it is not even necessary for the surface-cleaning lip seal to be opaque, it can also be more or less transparent.

Die Messung und Anzeige muß nicht bei jedem Pumpzyklus erfolgen. Die Meßhäufigkeit muß jedoch so gewählt werden, daß rechtzeitig und zuverlässig die Entleerung des Vorratsbehälters erkannt wird,. Die Lippendichtung 10 kann - wenn sie undurchsichtig ist - auch als Blende angesehen werden.The measurement and display need not take place every pump cycle. The frequency of measurement must, however, be selected so that the emptying of the storage container is recognized in good time and reliably. The lip seal 10 can - if it is opaque - also be viewed as an aperture.

Es können auch andere Antriebsmittel gesondert für die Blende vorgesehen sein, die ein gesonderter in den Lichtstrahl L bewegter Teil sein kann. Die Ausnutzung der zyklischen Bewegung des Pumpelementes 8 für die Bewegung der Blende 10 ist jedoch besonders vorteilhaft und einfach. Die Bewegung der Blende 10 kann auch von der Bewegung des Pumpelementes lediglich abgeleitet sein. Bevorzugt ist jedoch eine Blende, die direkt mit dem Pumpenelement zyklisch mitbewegt wird. Die Abdeckblende muß auch nicht unbedingt eine Reinigungswirkung haben, wie dies anhand der Fig. 1 beschrieben worden ist, wenn sie statt dessen undurchsichtig ist.Other drive means can also be provided separately for the diaphragm, which can be a separate part moved into the light beam L. However, the use of the cyclical movement of the pump element 8 for the movement of the diaphragm 10 is particularly advantageous and simple. The movement of the diaphragm 10 can also only be derived from the movement of the pump element. However, an orifice that is cyclically moved directly with the pump element is preferred. The cover panel does not necessarily have to have a cleaning effect, as has been described with reference to FIG. 1, if it is instead opaque.

So zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Blende 31, die den Lichtstrahl 14 abdeckt bzw. freigibt, einer anderen mit dem Pumpelement mitbewegten Einrichtung zugeordnet ist. In Fig. 2 ist nur die Dosiereinrichtung mit dem Anker 20 gezeigt, der mit dem Gehäuseteil 23 und dem Auslaufgehäuse 21 mechanisch und direkt gekuppelt ist. Mit dem Gehäuseteil 23 ist auch das untere Auslaß-Rückschlagventil 27 gekuppelt, so daß dieses Rückschlagventil als Pumpelement dient. Der Gehäuseteil 23 ist über eine flexible Falte 25 abdichtend mit dem oberen Gehäuseteil 24 verbunden, in dem das fest angeordnete Einlaß- Rückschlagventil 28 montiert ist. An diesem stützt sich ein Rückstellfederelement ab, das bestrebt ist, den oberen Brückenteil 30a eines zentralen Stiftes 30 nach oben zu drücken und gleichzeitig den Stift gegen die Durchströmwege des Produktes abzudichten. An dem Brückenteil sind außerdem Anschläge vorgesehen, die mit Gegenanschlägen 29 des oberen Rückschlagventils zur Hubbegrenzung zusammenwirken.2 shows an exemplary embodiment in which the diaphragm 31 , which covers or releases the light beam 14 , is assigned to another device which is moved along with the pump element. In Fig. 2 only the metering device with the armature 20 is shown, which is mechanically and directly coupled to the housing part 23 and the outlet housing 21 . The lower outlet check valve 27 is also coupled to the housing part 23 , so that this check valve serves as a pump element. The housing part 23 is connected via a flexible fold 25 sealingly to the upper housing part 24 , in which the fixed inlet check valve 28 is mounted. This is supported by a return spring element which strives to push the upper bridge part 30 a of a central pin 30 upwards and at the same time to seal the pin against the flow paths of the product. Stops are also provided on the bridge part, which cooperate with counter-stops 29 of the upper check valve to limit the stroke.

Auf dem Brückenteil 30a ist die Blende 31 so angeordnet, daß sie beim Pumphub den Lichtstrahl 14 abdeckt und beim Saughub den Lichtstrahl freigibt, wie dies ohne weiteres aus der Fig. 2 ersichtlich ist.On the bridge part 30 a, the diaphragm 31 is arranged so that it covers the light beam 14 during the pumping stroke and releases the light beam during the suction stroke, as can be readily seen from FIG. 2.

Die beschriebene Anordnung kann - unabhängig von der gewählten Ausführung - zusätzlich dazu benutzt werden, um zu überwachen, daß das Pumpelement bei jedem Pumpzyklus auch zuverlässig die ganze Länge der durch die Anschläge vorgesehenen Hubwege durchläuft. Ist dies nicht der Fall, vermag die Blende den Lichtstrahl L nicht mehr ordnungsgemäß zu unterbrechen, so daß das Fehlen eines Meßwertes, der dem unterbrochenen Lichtstrahl entspricht, als Anzeige verwendet werden kann, daß die Dosiervorrichtung nicht mehr ordnungsgemäß und damit volumengenau arbeitet.The arrangement described can - regardless of the selected Execution - used in addition to monitor that the pump element also reliably with each pump cycle full length of the stroke paths provided by the stops goes through. If this is not the case, the aperture can Light beam L can no longer be properly interrupted, so that the lack of a measured value that corresponds to the interrupted light beam can be used as an indication that the Dosing device no longer properly and therefore works with volume.

Eine mit dem Pumphub korrelierte Wechselspannung sollte also bei einem statischen Lichtstrahl zu messen sein. Sie wird hinsichtlich ihres Differenzanteils hin auf die Leer-Erkennung ausgewertet. Hinsichtlich ihrer Korrelation mit dem Pumphub kann sie zur Fehlerverfassung des dosierenden Pumpsystems dienen.An AC voltage correlated with the pump stroke should therefore be be measured with a static light beam. she will with regard to their difference proportion towards the empty detection evaluated. With regard to their correlation with the pumping stroke can they are used to record errors in the metering pump system.

Claims (9)

1. Meßverfahren für Dosiersysteme mit Vorratsbehälter, mit einer optischen Einrichtung (12, 13, 14, L), der eine den Strömungsweg durch das Dosiersystem durchdringende Lichtschranke (L) und eine auf Änderungen des Lichtstrahls ansprechende Meß- und Anzeigeeinrichtung (13) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Meßzyklus in den Lichtstrahl (L) der Lichtschranke - bevorzugt innerhalb des Strömungsweges des Produktes durch die Dosiervorrichtung - eine Abdeckblende (10, 31) bewegt wird und sowohl bei abgeblendetem Lichtstrahl als auch bei freigegebenem Lichtstrahl gemessen wird und die Leer-Erkennung des Vorratsbehälters abhängig von dem Differenzwert beider Messungen erfolgt.1. Measuring method for dosing systems with a storage container, with an optical device ( 12 , 13 , 14 , L), which are assigned a light barrier (L) penetrating the flow path through the dosing system and a measuring and display device ( 13 ) which responds to changes in the light beam , characterized in that with each measuring cycle in the light beam (L) of the light barrier - preferably within the flow path of the product through the metering device - a cover plate ( 10 , 31 ) is moved and measured both when the light beam is blocked and when the light beam is released and the Empty detection of the storage container takes place depending on the difference between the two measurements. 2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei laufender Überwachung auf Entleerung die Abdeckblende (10, 31) zyklisch in den Lichtstrahl (L) der Lichtschranke (12, 13) bewegt wird.2. Measuring method according to claim 1, characterized in that the cover plate ( 10, 31 ) is moved cyclically into the light beam (L) of the light barrier ( 12 , 13 ) while monitoring for emptying. 3. Meßverfahren für Dosiersysteme mit zur Dosierung jeweils zyklisch bewegtem Dosierpumpelementen (8, 9, 30, 30a), dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckblende (10, 31) in Abhängigkeit von der Bewegung des Dosierpumpenelementes in dem Weg des Lichtstrahls der Lichtschranke bewegt wird.3. Measuring method for metering systems with metering cyclically moved metering pump elements ( 8 , 9 , 30 , 30 a), characterized in that the cover plate ( 10 , 31 ) is moved depending on the movement of the metering pump element in the path of the light beam of the light barrier . 4. Meßverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
  • (a) daß mit der zyklischen Bewegung des Dosierpumpenelements auch die Abdeckblende direkt bewegt wird und/oder
  • (b) daß mit der Blende (10, 31) die Innenfläche des Durchtrittsfensters des Lichtstrahles (L) freigewischt oder geschabt wird.
4. Measuring method according to claim 3, characterized in
  • (a) that with the cyclical movement of the metering pump element, the cover plate is also moved directly and / or
  • (b) that with the aperture ( 10 , 31 ) the inner surface of the passage window of the light beam (L) is wiped or scraped.
5. Meßverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Bewegung der Abdeckblende die ordnungsgemäße und vollständige Ausführung der vorgeschriebenen Hubbewegung(en) der Dosierpumpe überwacht wird. 5. Measuring method according to one of the preceding claims, characterized in that about the movement of the Cover panel the proper and complete execution the prescribed stroke movement (s) of the metering pump is monitored.   6. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche in einem Dosiersystem, wobei eine den Strömungsweg des aus dem Vorratsbehälter zu dosierenden Produktes durchdringende Lichtschranke und eine auf Änderungen des Lichtstrahls (L) der Lichtschranke ansprechende Meß- und Anzeigeeinrichtung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Lichtstrahl (L) verändernde Blende (10, 31) zyklisch in bzw. aus dem Weg (14) des Lichtstrahls bewegbar ist und daß die Meß- und Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit von dem Bewegungszyklus der Blende (10, 31) so steuerbar ist, daß sie bei jedem öder nur bei bestimmten Zyklen einer Zyklenfolge einen ersten Meßwert und einen zweiten Meßwert erfaßt, und einen Komparator für beide Meßdaten aufweist, der die Anzeigeeinrichtung steuert.6. Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims in a dosing system, wherein a light barrier penetrating the flow path of the product to be dosed from the product container and a measuring and display device responsive to changes in the light beam (L) of the light barrier are assigned, characterized that a diaphragm ( 10 , 31 ) which changes the light beam (L) can be moved cyclically into or out of the path ( 14 ) of the light beam and that the measuring and display device can be controlled as a function of the movement cycle of the diaphragm ( 10 , 31 ) is that it records a first measured value and a second measured value for each or only in certain cycles of a cycle sequence, and has a comparator for both measured data which controls the display device. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (10) ein mit dem Pumpelement (8) eine Bewegungseinheit bildendes Dichtelement ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the diaphragm ( 10 ) with the pump element ( 8 ) is a movement unit forming sealing element. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (31) einem mit dem Pumpelement (27) mitbewegten und mit einem Hubbegrenzungsanschlag (29) zusammenwirkenden Brückenteil (30a) zugeordnet ist.8. The device according to claim 6, characterized in that the diaphragm ( 31 ) is associated with a with the pump element ( 27 ) and with a stroke limit stop ( 29 ) cooperating bridge part ( 30 a). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der eine sich selbst einstellende Abgleichvorrichtung vorgesehen ist, die den für einen vollen Vorratsbehälter erkennbaren Differenzwert zwischen erster und zweiter Lichtstrahlintensität als Referenzwert für "nicht leer" speichert, ggf. die Meßeinrichtung in ihrer Verstärkung verändert.9. Device according to one of claims 6 to 8, in which one self-adjusting adjustment device is provided, which are recognizable for a full reservoir Difference between first and second Beam intensity as reference value for "not empty" saves, if necessary, the measuring device in its gain changed.
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