DE19711093C2 - Gerät zur Bestimmung des Inhalts einer Gasflasche - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Be­ stimmung des Inhalts einer Gasflasche, insbesondere von Gasfla­ schen, wie sie im Campingbereich, in Booten, Wohnwagen, Wohn­ mobilen, in Ferienhäusern, aber auch im Haushalt oder vom Hand­ werker als transportable Energiequelle zum Erhitzen mit offener Flamme benutzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Ein derartiges Gerät ist bekannt aus der DE 195 81 067 C2.

Der Verwender kann bislang den Inhalt oder Restinhalt dieser Gasflaschen aus druckfestem Metall z. B. durch Abwiegen mittels einer Waage bestimmen. Das ist nicht immer möglich. Es ist auch notwendig, das Leergewicht der Flasche genau zu kennen und der Füllgrad muß aus einer Gewichtsdifferenz rechnerisch ermittelt werden. Der ganze Vorgang ist arbeits- und zeitaufwendig sowie ungenau.

Es ist weiterhin bekannt, temperatursensible Streifen am Mantel der Gasflaschen zu befestigen. Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem mit Flüssiggas angefüllten Bereich der Gasflasche und dem bereits entleerten kann eine ungefähre Abschätzung des Füllstandes getroffen werden. Auch diese Lösung ist jedoch nur sehr ungenau und u. a. auch durch Außentemperaturschwankungen beeinflußbar.

Dagegen beschreibt die DE 41 40 113 A1 eine berührungslose Füllstandsmessung mit Ultraschall in Gasflaschen mit flüssigem Gas. Dabei wird ein speziell ausgebildeter Adapter anstelle des Absperrventils auf eine normale Stahlflasche mit Flüssiggas geschraubt, wobei dieser den Füllstand in der Gasflasche mittels Ultraschall mißt und anzeigt. Der Adapter umfaßt einen Ultraschall-Schwinger, der Schallimpulse abgibt und deren Echo wiederum aufnimmt. Hierdurch wird der Abstand zur Flüssigkeitsoberfläche und damit der Füllstand der Gasflasche bestimmt. Der in dieser Druckschrift beschriebene Meßadapter umfaßt einen Temperaturfühler, der dazu dient, die Temperatur des Gases in der Flasche zu messen und bei der Auswertung des Impulsechos, d. h. bei der Ermittlung der Laufzeit der Schallwellen zu berücksichtigen. Hierbei ist es jedoch notwendig, den speziell ausgebildeten Adapter auf der zu messenden Gasflasche zu installieren. Die damit verbundenen Kosten sind hoch und lassen den Einsatz eines derartigen Adapters z. B. im Campingbereich, in Wohnwagen und Wohnmobilen nicht zu.

Aus der WO 84/00 210 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Flüssigkeitspegels bekannt, bei der ein oberer und ein unterer Flüssigkeitsstand überwacht werden. Für jeden der beiden zu überwachenden Flüssigkeitsstände ist ein sendender Übertrager und ein empfangender Übertrager nötig.

Aus der DE 30 23 534 ist ein Flüssigkeitsstandanzeiger bekannt, der einen Ultraschall-Geber und einen Ultraschall-Empfänger verwendet, wobei der Ultraschall-Geber mit einem gegebenen Frequenzhub moduliert wird und die Eingangsbandbreite des Ultraschall-Empfängers an diesen Frequenzhub angepaßt ist. Die beschriebenen Frequenzen liegen im 100 kHz-Bereich.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine einfache und von jedermann leicht anwendbare Art der Inhaltsbestimmung ermöglicht und kostengün­ stig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Bestimmung des Inhalts einer Gasflasche umfaßt mindestens je einen Schallsender und - empfänger, welche mit ihrer Wirkfläche auf die Mantelfläche der Gasflasche auflegbar sind. Dabei wird ein vom Schallsender ausgesendetes Sendesignal und ein vom Schallempfänger empfangenes Empfangssignal mittels eines Mikroprozessors verglichen, so daß eine für die Inhaltsmenge der Gasflasche charakteristische Resonanz der Gasflasche ermittelt wird. Die Wirkungsweise der Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß sich die Resonanzfrequenz der Gasflasche mit dem Füllstand und dem Gasdruck ändert. Die Resonanzfrequenz wird erfindungsgemäß beim langsamen Durchfahren durch ein Frequenzspektrum von z. B. mit 250 Hz beginnend und bis 2500 Hz hochfahrend bestimmt. Das so ausgebildete erfindungsgemäße Gerät muß lediglich auf die Gasflasche aufgesetzt werden. Dadurch ist eine einfache und von jedermann leicht anwendbare Art der Inhaltsbestimmung durchzuführen. Zudem muß das erfindungsgemäße Gerät nicht mit der jeweiligen zu messenden Gasflasche permanent verbunden werden, so daß ein Gerät zur Messung einer beliebigen Anzahl von Gasflaschen ausreicht. Damit ist eine kostengünstige Messung der Füllmenge von Gasflaschen möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die vom Schallsender ausgesendeten Sendesignale gepulst. Durch die Abfolge des Sendesignals "Senden, Warten und Hören", das insgesamt mehrfach pro Sekunde durchgeführt wird, erhöht sich die Empfindlichkeit für die Resonanzfrequenz der Gasflasche deutlich. Dies wiederum gewährleistet eine exakte Füllstands­ messung.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes können der Sender und der Empfänger aus zwei piezo-elek­ trischen Elementen bestehen oder aus einem Lautsprecher und einem Mikrophon. Der Gasdruck wird durch eine zu ihm propor­ tionale Temperatur der Gasflasche aufgenommen. Beide Meßergeb­ nisse werden von einer Schaltung zu einer Anzeige verarbeitet, die eine berichtigte Empfangsfrequenz-Amplitude sekundenschnell anzeigt, welche repräsentativ für den Füllstand ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung um­ faßt das Gerät zur Bestimmung eines Inhalts einer Gasflasche ein tragbares Gehäuse aus Kunststoff. Dieses Gehäuse ist aus mehre­ ren Elementen, nämlich einer Schale zur Aufnahme des Schallsen­ ders und -empfängers, einem Deckel und einem entsprechenden Batteriedeckel bzw. -fach aufgebaut. Dabei weist die Schale an der dem Deckel abgewandten Seite eine der Mantelform der Gas­ flasche entsprechende Form auf. Dadurch ist eine gute Verbindung zwischen der Wirkfläche des Schallsenders und -empfängers und der Mantelfläche der Gasflasche gewährleistet. Zur lösbaren Be­ festigung des erfindungsgemäßen Gerätes an der Gasflasche kann zudem an der dem Deckel abgewandten Seite der Schale mindestens ein Magnet angeordnet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Gerätes sind der Sender und der Empfänger an sich gegen­ überliegenden Innenseiten von Armen einer Zange an einem alle Teile umfassenden Gehäuse angeordnet. Die Zange ist dabei um den Umfang der Gasflasche klemmbar. Die Zange kann dabei mit dem Ge­ häuse beweglich oder starr verbunden sein.

Damit stets eine korrekte Anlage von Meßsender und -empfänger gewährleistet ist, befindet sich zwischen den beiden Armen der Zange und dem Gehäuse entweder ein federbelastetes Kugelgelenk oder Sender und Empfänger werden in den Armen der Zange karda­ nisch angeordnet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge­ ben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch sche­ matisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Aufsicht auf das erfin­ dungsgemäße Meßgerät;

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Ansicht von unten auf das erfindungsgemäße Meßgerät;

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Seitenansicht des erfin­ dungsgemäßen Meßgerätes;

Fig. 4 in schematischer auseinandergezogener Perspektive die Zuordnung einer weiteren Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Meßgeräts zur Gasflasche und

Fig. 5 in schematischer Draufsicht das Meßgerät gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4.

Ein in Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht dargestelltes Meßgerät 10 umfaßt ein Gehäuse 16, wobei das Gehäuse 16 aus drei Grundelementen, nämlich einem Deckel 38, einem Batteriedeckel bzw. -fach 42 und einer Schale 40 (vgl. Fig. 2) besteht. Im Deckel 38 ist dabei eine Anzeigevorrichtung 26, insbesondere eine LCD-Anzeige für die ermittelten Meßwerte und andere für den Meßvorgang wichtige Informationen ausgebildet. Insbesondere kann auf der LCD-Anzeige 26 eine graphische Abbildung einer Gasfla­ sche und deren Inhalt angezeigt werden. Die Meßgenauigkeit des Meßgerätes 10 erlaubt es, den Gasinhalt einer Gasflasche 12 in Abständen eines 1/2 Kilos anzuzeigen. Des weiteren weist der Deckel 38 drei Bedienungselemente 30, 34, 36 auf. Dabei wird mit der Taste 30 das Gerät ein- oder ausgeschaltet. Mit Betätigung der Taste 34 wird die Umgebungstemperatur in der Anzeige 26 an­ gegeben. Durch ein weiteres Drücken der Taste 34 zeigt das Meß­ gerät 10 in der Anzeige 26 den zuletzt gemessenen Flascheninhalt an. Ein drittes Betätigen der Taste 34 bewirkt schließlich, daß der Ausgangsbildschirm der Anzeige 26 wieder dargestellt wird. Die Taste 36 dient schließlich zum Start der aktuellen Messung des Füllstandes der entsprechenden Gasflasche 12. Die Anzeige 26 zeigt während der aktuellen Messung eine leere Flasche und ein Herabzählen eines 30-Sekunden-dauernden Meßvorganges. Anschlie­ ßend erscheint in der Anzeige 26 der Gasinhalt der Gasflasche 12 vorzugsweise in Kilogramm. Sollte es zu Störungen während des Meßvorganges kommen, so erscheint in der Anzeige 26 eine Fehler­ meldung.

Fig. 2 zeigt eine schematisch dargestellte Ansicht der Unter­ seite des Meßgerätes 10. Man erkennt die Schale 40 des Gehäuses 16. Die Schale 40 ist über Befestigungsmittel 50 mit dem Deckel 38 bzw. dem Batteriedeckel 42 lösbar verbunden. Die Schale 40 weist dabei zwei nebeneinanderliegende Öffnungen 44, 46 zur Auf­ nahme eines Schallsender 18 und eines Schallempfängers 20 auf. Des Schallsenders 18 und der Schallempfänger 20 sind mit ihrer Wirkfläche auf die Mantelfläche der Gasflasche 12 auflegbar. Da­ bei wird ein vom Schallsender ausgesendetes Sendesignal und ein vom Schallempfänger 20 empfangenes Empfangssignal mittels eines Mikroprozessors (nicht dargestellt) verglichen, so daß eine für die Inhaltsmenge der Gasflasche 12 charakteristische Resonanz der Gasflasche 12 ermittelt werden kann. Das vom Sender 18 ge­ sendete Sendesignal besteht dabei aus einem sich über die Zeit erhöhenden Frequenzbereich, insbesondere einem Frequenzbereich, der mit 250 Hz beginnt und bis 2500 Hz hochläuft. Dabei ist der Frequenzbereich langsam erhöhbar. Die Sendesignale des Senders 18 werden dabei zur Erhöhung der Empfindlichkeit für die Reso­ nanzfrequenz der Gasflasche 12 gepulst.

Der Sender 18 und der Empfänger 20 bestehen dabei aus entweder zwei piezo-elektrischen Elementen oder aus einem Lautsprecher und einem Mikrophon. Weiterhin erkennt man einen an der Schale 40 angeordneten Temperaturfühler 22. Der Temperaturfühler 22 nimmt während einer Meßperiode die Flaschentemperatur bzw. die Umgebungstemperatur auf und korrigiert den für die Resonanz der Gasflasche 12 kennzeichnenden Signalamplitudenwert um den ge­ messenen Temperaturwert. Der Temperaturfühler 22 kann aber auch direkt auf der im Gehäuse 16 angeordneten Schaltplatine (nicht dargestellt) angeordnet sein.

Zur lösbaren Befestigung des Gerätes 10 an der Gasflasche 12 sind an der Schale 40 Magnete 48 befestigt.

Aus der in Fig. 3 schematisch dargestellten Seitenansicht des Meßgerätes 3 erkennt man die vorteilhafte Form der Schale 40. Diese weist nämlich an der dem Deckel 38 abgewandten Seite eine der Mantelfläche der Gasflasche 12 entsprechende Form auf. Damit ist ein sicheres Aufliegen der Wirkflächen des Schallsenders 18 und des Schallempfängers 20 auf der Mantelfläche der Gasflasche 12 gewährleistet.

Das Gehäuse 16 des Meßgerätes 10 besteht aus Kunststoff. Der Schallsender 18 und der Schallempfänger 20 sind bei der darge­ stellten ersten Ausführungsform durch einen Polyurethanschaum am Gehäuse 16 befestigt. Dadurch werden kleine Unebenheiten an der Oberfläche der Gasflasche 12 und die unterschiedlichen Kalotten­ formen verschiedener Gasflaschen ausgeglichen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Meßgerätes 10.

Das Meßgerät 10' weist einstückig mit einem Gehäuse 16' ver­ bunden zwei zangenartige Arme 14 auf, welche in verschiedener Weise auf die Flasche 12 aufgeklemmt werden können. Das Auf­ klemmen erfolgt so, daß zwei in der Nähe der offenen Innenseiten der Zange 14 angeordnete piezo-elektrische Elemente 18' und 20' mit ihren Wirkflächen tangential an die Mantelfläche der Flasche 12 angelegt werden können. Das eine Element ist ein Sender 18'. In genau ausgerichteter, gegenüberliegender Position befindet sich in dem anderen Arm der Zange 14 ein Empfänger 20'. Die Klemmung und die genaue Ausrichtung kann entweder durch eine kardanische Anbringung der Arme der Zange 14 im Gehäuse 16' oder durch eine kugelige Lagerung der Elemente 18' und 20' in den Armen der Zange 14 erfolgen. Der Sender 18' sendet eine mit etwa 250 Hz beginnende Frequenz aus, die langsam bis etwa 2500 Hz erhöht wird.

Der Empfänger 20' nimmt die bei ihm ankommende Resonanzfrequenz der Gasflasche 12 auf, die proportional dem Füllstand ist. Die­ ses Signal wird einer Schaltungsplatine 24 (Fig. 5) zugeleitet, auf der sich auch der Frequenzerzeuger und das Zeitglied zum Steuern des langsamen Hochfahrens der Sendefrequenz befindet. Ferner befindet sich eine Temperaturmeßeinrichtung auf der Pla­ tine, für die die Temperatur der Mantelfläche der Flasche 12 durch einen anliegenden Temperaturfühler 22' abgetastet wird. Die gemessene Temperatur ist dem Gasdruck im Innern der Flasche 12 proportional und die Korrektur der gemessenen Resonanzfre­ quenz findet ebenfalls mit entsprechenden Schaltgliedern auf der Platine 24 statt.

Die Platine wird von einer Batterie 28' gespeist und der Meßvor­ gang wird über eine Ein/Aus-Taste 30' ausgelöst. Nach wenigen Sekunden ist das Meßergebnis auf einer Anzeige 26' ablesbar. Die Anzeige 26' ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine LCD-An­ zeige mit zehn Stufen. Leuchten beispielsweise alle Stufen auf, ist dies ein Signal für "voll", leuchtet dagegen keine Stufe auf, ist die Flasche "leer". Leuchten fünf Stufen auf, wird "halbvoll" angezeigt.

Die Größe des Meßgeräts 10' ist den verschiedenen genormten Fla­ schengrößen angepaßt. Kleine Meßgeräte für kleine Flaschen sind einfache Handgeräte. Größere Geräte für große Flaschen können auf der Unterseite des Gehäuses 16' Rollen 32 aufweisen, um das Gerät richtig zur Flasche zu positionieren.

Claims (10)

1. Gerät zur Bestimmung des Inhalts einer Gasflasche, insbe­ sondere einer Flüssiggasflasche, mit mindestens je einem Schallsender (18, 18') und -empfänger (20, 20'), welche mit ihrer Wirkfläche auf die Mantelfläche der Gasflasche (12) auflegbar sind, wobei ein vom Schallsender (18, 18') ausgesendetes Sendesignal und ein vom Schallempfänger (20, 20') empfangenes Empfangssignal mittels eines Mikroprozessors verglichen werden, so daß eine für die Inhaltsmenge der Gasflasche (12) charakteristische Resonanz der Gasflasche (12) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiterhin einen Temperaturfühler (22; 22') umfaßt, und das Gerät ausgelegt ist, während einer Meßperiode mit dem Temperaturfühler (22; 22) die Flaschentemperatur aufzunehmen und die die charakteristische Resonanz der Gasflasche (12) kenn­ zeichnende Signalamplitude entsprechend dem Temperaturmeß­ wert zu korrigieren.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Sender (18, 18') gesendete Sendesignal aus einem sich über die Zeit erhöhenden Frequenzbereich be­ steht.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesendete Frequenzbereich mit (tief) 250 Hz be­ ginnt und bis 2500 Hz hochläuft.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich langsam erhöhbar ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendesignale gepulst sind.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (18, 18') und der Empfänger (20, 20') zwei piezo-elektrische Elemente sind.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (18, 18') ein Lautsprecher und der Empfänger (20, 20') ein Mikrophon ist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhaltsmenge der Gasflasche (12) auf einer LCD- Anzeige (26, 26') eines tragbaren Gehäuses (16, 16') des Geräts (10, 10') ablesbar ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) aus Kunststoff besteht und aus mehre­ ren Elementen (38, 40, 42) aufgebaut ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element eine Schale (40) bildet und mindestens zwei nebeneinanderliegende Öffnungen (44, 46) zur Aufnahme des Schallsenders- und -empfängers (18, 20) aufweist.