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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch
1, eine Druckgasflasche mit der Vorrichtung und die Verwendung einer elektronischen
Einheit in Ringform.
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In
der
DE 39 16 851 C1 wird
ein Handrad für ein
Gasflaschenventil beschrieben, das eine Kappe mit einer Induktionsspule
und einem Chip für
die Speicherung und den Abruf von Daten zur Gasflaschenverwaltung
umfaßt.
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Die
GB 2 288 103 A beschreibt
einen RF-Koppler für
einen Transponder, der um das Flaschenventil von Gasflaschen angeordnet
ist. Das Flaschenventil wird durch eine Metallschraubkappe geschützt, die
eine an deren Außenseite
angeordnete Antenne für
den Transponder aufweist, um eine Abschirmung durch die Metallschraubkappe
zu vermeiden.
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Die
bekannten Vorrichtungen für
die Aufnahme elektronischer Datenträger für die Anbringung am Flaschenhals
von Druckgasflaschen bilden eine untrennbare Einheit zwischen Haltevorrichtung
und elektronischer Einheit. In
DE 44 09 313 A1 (MG 1901) dient zur Aufnahme
eines Transponders eine Lasche an einem Kunststoffring, der unterhalb
des Druckgasflaschenkappengewindes angeordnet wird. Ein modifizierter
Chipträger
aus Kunststoff wird in
EP 0
772 152 A2 (MG 1968) beschrieben.
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Bei
den Vorrichtungen an der Druckgasflasche ist der Transponder-Chip
an exponierter Stelle, daher besteht die Gefahr der Beschädigung bei
dem Transport der Druckgasflaschen. Die Datenübertragung von dem Transponder-Chip
an der Druckgasflasche kann bisher nur in unmittelbarer Nähe zum Transponder-Chip
an einer Stelle an der Druckgasflasche erfolgen. Das Lesegerät muß daher
zur Datenübernahme
sehr genau an einem Punkt positioniert werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung,
die die genannten Nachteile vermeidet und eine Auswechselbarkeit oder
Weiterverwendung der elektronischen Einheit erlaubt, wenn die Haltevorrichtung
wegen Beschädigung
ausgetauscht werden muß.
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Gelöst wurde
die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen.
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Die
Vorrichtung enthält
eine Haltevorrichtung (z. B. Haltering oder Gehäuse) und eine elektronische
Einheit, die getrennte, eigenständige
und voneinander lösbare
Teile darstellen. Die elektronische Einheit enthält einen elektronischen Datenträger, in der
Regel ein sogenannter Transponder, und eine Antenne, vorzugsweise
eine Ringantenne. Die elektronische Einheit wird z. B. von dem Haltering
aufgenommen und geschützt.
Die Haltevorrichtung wird in der Regel am Flaschenhalsring von Druckgasflaschen,
vorzugsweise unlösbar
(das heißt
ohne Gewalteinwirkung nicht lösbar),
befestigt. Druckgasflaschen sind beispielsweise aus Stahl, Edelstahl
oder Aluminium oder sind sogenannte Composite-Gasflaschen.
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Die
Trennung von Haltevorrichtung und elektronischer Einheit hat mehrere
Vorteile. So läßt sich die
elektronische Einheit, insbesondere eine Einheit mit Transponder,
mehrfach verwenden, selbst wenn die Haltevorrichtung (z. B. ein äußeres Gehäuse oder ein
Haltering), beschädigt
wurde oder wenn die Haltevorrichtung zur Druckgasflaschenbehandlung
entfernt werden muß.
Die elektronische Einheit läßt sich universeller
verwenden. Zum Beispiel kann die elektronische Einheit in unterschiedlichst
gestaltete Haltevorrichtungen eingebaut werden. Die Haltevorrichtung
kann über
die Funktion der Befestigung der elektronischen Einheit weitere
Funktionen, z.B. Flaschenventilschutz, ausüben.
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Die
Haltevorrichtung, insbesondere der Haltering, wird im allgemeinen
aus einem formbaren, elektromagnetische Wellen nicht abschirmenden
Material wie Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise dienen thermoplastische
Kunststoffe wie Polyamid, Polyolefin (z. B. Polyethylen, Polypropylen,
Polystyrol, PVC, ABS), Polyester (PET, PBT, LCP) oder Polyacetal
(z. B. Polyoxymethylen) zur Herstellung.
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Der
Haltering wird aus zwei Teilen gebildet. Die Teile sind in der Regel
halbkreisförmig
und werden zu dem kreisförmigen
Haltering zusammengesetzt. Die Teile werden in der Regel mechanisch
verbunden, z. B. durch eine Steckvorrichtung an den Teilen (Steckverbindung,
vorzugsweise unlösbar
einrastend; einschnappende Steckverbindung), durch einen Clip-Verschluß, durch
Verschraubung oder durch ein Befestigungsband (z. B. wie Kabelbinder).
Die Verbindung der Teile der Haltevorrichtung kann auch durch Verkleben
oder Verschweißen
erfolgen.
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Der
Haltering kann je nach Anforderungen und Gegebenheiten modifiziert
und an die verschiedenen Druckgasflaschentypen angepaßt werden.
Bei einem Außendurchmesser
von weniger als 140 mm (z. B. 125 mm) ist die Vorrichtung geeignet
z. B. für
5 oder 10 Liter-Druckgasflaschen (Liter-Angabe = geometrisches Volumen).
Der engste Innendurchmesser (Kragen) des Halteringes ist vorteilhaft
so bemessen, daß der
Kragen in die unterhalb des Gewindes des Flaschenhalsringes übliche rundumlaufende
Einbuchtung greift. Bei einer 10 Liter-Druckgasflasche ist der Innendurchmesser
des Halteringes ca. 78 mm, das heißt der Kragen bildet eine innere
Kreisöffnung von
ca. 78 mm. Der Durchmesser der rundumlaufenden Einbuchtung des Flaschenhalsringes
kann variieren. Daher ist der innere Kragen des Halteringes vorteilhaft
leicht oval ausgeführt,
wodurch Abweichungen in der Tiefe der Einbuchtung des Flaschenhalsringes
ausgeglichen werden können.
Außerdem können die
Teile des Halteringes zur Verbindung mit mehreren Raststufen versehen
sein, wodurch der Haltering an abweichende Innendurchmesser der Einbuchtung
des Flaschenhalsringes ebenfalls angepaßt werden kann.
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Die
elektronische Einheit enthält
in der Regel einen Träger,
eine Antenne und einen elektronischen Teil, im allgemeinen ein Transponder.
Der Träger
und die Antenne sind vorzugsweise ringförmig, insbesondere sind ringförmiger Träger und
ringförmige
Antenne so gestaltet, daß eine
konzentrische Anordnung zur Längsachse
der Druckgasflasche in der Vorrichtung möglich ist. Der Träger ist
z. B. ein Teil mit U-Profil,
ein Spulenkörper
oder ein anderes ringförmiges
Kunststoffprofil. Der Träger
besteht wie der Haltering vorzugsweise aus einem thermoplastischen
Kunststoff. Der Träger
nimmt vorteilhaft den elektronischen Teil mit dem Transponder auf.
Die Antenne, das heißt
der Antennendraht, wird am Träger angebracht,
z. B. durch Aufwickeln oder Einlegen in einen ringförmigen Hohlraum,
der in der Regel an einer Seite, z. B. Oberseite oder Außenseite,
offen ist. Der Träger
verfügt
im allgemeinen auch über
einen Raum für
die Anordnung des elektronischen Teils. Dieser Raum für die Elektronik
wird beispielsweise durch eine nach innen gerichtete Erweiterung
(an der Innenkante) des Trägers
(z. B. nasenförmige
Ausbuchtung; partielle oder vollständige radiale Verbreiterung
nach innen) gebildet. Antenne und vorzugsweise der elektronische
Teil wird vorteilhaft mit einer Gießmasse (z. B. aushärtende Gießmasse für Elektronikteile)
am oder im Träger
fixiert. Die elektronische Einheit, das heißt Träger mit Antenne und elektronischem
Teil, hat zum Beispiel einen Außendurchmesser
von 120 mm, einen Innendurchmesser von 100 bis 110 mm und eine Dicke
von 5 mm, ausgelegt für
einen Haltering für
10 Liter-Druckgasflaschen. Die elektronische Einheit wird vorzugsweise
in der Haltevorrichtung, insbesindere im Haltering, so angeordnet,
daß die
Antenne zum Metallkörper
des Flaschenhalsringes oder der Druckgasflasche einen Mindestabstand
von 5 mm aufweist. Durch den Mindestabstand werden Störeffekte
bei der Datenübertragung
durch den Metallkörper
vermieden und eine einwandfreie Datenübertragung gewährleistet.
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Als
elektronischer Datenträger
dient vorzugsweise ein Datenträger-Chip
oder Transponder-Chip, der in der besonders bevorzugten Ausführung, lesbar
und mehrmals beschreibbar ist. Inder Regel werden über Radiowellen
die im Chip gespeicherten Daten an ein mobiles Erfassungsgerät (Lesegerät) gesendet,
dort angezeigt, zwischengespeichert und anschließend an eine zentrale Recheneinheit
mit z. B. ein Datenbank übertragen.
Mit den Daten wird z. B. ein detaillierter Lieferschein, der Flaschennummern,
Produktnummern, Produktbezeichnungen und Flaschenvolumen aufführt, automatisch erstellt.
Eine Software bietet im Lagerbetrieb eine Vielzahl von Auswertungsmöglichkeiten,
unter anderem Bestands-, Bewegung-, Standzeiten-, Mietkontroll-
und TÜV-Terminlisten.
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Die
bevorzugte Vorrichtung mit Haltering und integriertem Transponder-Chip
mit Ringantenne ist sehr vorteilhaft bei der Kennzeichnung oder
Identifikation von Druckgasflaschen. Die in der Regel unlösbar an
der Druckgasflasche angebrachte Vorrichtung bietet dem Transponder-Chip
großen
Schutz und durch die Ringantenne ist der Transponder-Chip von allen
Seiten les- und beschreibbar, was bisher nicht möglich war. Durch die im wesentlichen
rotationssymmetrische Anordnung, die eine richtungsunabhängige Datenübernahme
oder Datenübertragung ermöglicht,
lassen sich automatische Lese-/Schreibprozesse, z. B. im Füllprozeß von Druckgasflaschen, einfacher
durchführen.
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Für die elektronische
Ausführung
des Transponders ist die Verwendung eines antikollisionsfähigen integrierten
Schaltkreises besonders vorteilhaft. Dieser erlaubt das parallele
und ungestörte
Auslesen mehrerer Transponder.
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Durch
den Anbringungsort der elektronischen Einheit, im Falle der Druckgasflaschenkennzeichnung
in der Regel im Bereich des Flaschenhalses, verändern sich sowohl die elektrische
Güte der Antenne
(Antennenspule), als auch die Resonanzfrequenz. Im Interesse einer
möglichst
großen
Reichweite wird eine hohe elektrische Güte der Antenne (Antennenspule)
bevorzugt. Die Güte
wird jedoch durch die Anwesenheit von Aluminium oder Stahl im Zentrum
der Vorrichtung und damit im Maximum des magnetischen Feldes gemindert.
Deshalb ist eine Randbedingung der elektronischen Ausführung eine möglichst
hohe Leerlaufgüte
in Luft, damit die unter Belastung (d. h. im Anwendungsfalle) verbleibende Güte für einen
einwandfreien Datenaustausch bei möglichst großer Reichweite ausreichend
ist. Erzielt wird die geforderte hohe Leerlaufgüte durch die Verwendung von
Kupferlackdraht oder von Litzendraht (HF-Litze) mit möglichst
großem
Querschnitt für
die Antenne. Statt einem für
Standard-Industrie-Transponder üblichen Kupferdraht
mit einem Durchmesser von 0,08 mm, das entspricht einem Querschnitt
von etwa 5000 Quadratmikrometer, erweist sich ein Draht oder eine
Litze mit einem Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, bevorzugt
im Bereich von 0,15 bis 0,3 mm, insbesondere im Bereich von 0,2
bis 0,3 mm, für
die Antenne als vorteilhaft. Ein Durchmesser von 0,3 mm entspricht
einem Querschnitt von etwa 71000 Quadratmikrometer. Die Resonanzfrequenz des
Transponders wird bei Anwesenheit von Aluminium oder Stahl im Anwendungsfalle
erhöht.
Da durch gesetzliche Bestimmungen nur der Betrieb auf einer vorgegebenen,
festen Frequenz, zum Beispiel 125 kHz, möglich ist, muß die Resonanzfrequenz
im Anwendungsfalle der Frequenz des magnetischen Erregerfeldes (zum
Beispiel 125 kHz) entsprechen. Hierfür muß die Resonanzfrequenz des
Transponders so weit abgesenkt werden, daß sich im Anwendungsfalle wieder
die gewünschte
Resonanzfrequenz (von z. B. 125 kHz) einstellt.
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Aluminium
und Stahl verändern
die Resonanzfrequenz des Transponders leicht unterschiedlich, so
daß ein
Kompromiß der
sich tatsächlich
einstellenden Resonanzfrequenz in der Nähe von zum Beispiel 125 kHz
einstellt. In der bevorzugten mechanischen und elektrischen Ausführung der
Vorrichtung ergibt sich eine optimale Resonanzfrequenz in Luft von
109,5 kHz in Luft für
eine Resonanzfrequenz von etwa 125 kHz im Anwendungsfalle.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführung
des Halteringes besteht aus zwei halbkreisförmigen Hälften oder Halbschalen, die
im wesentlichen gleich sind. Der Haltering ist weitgehend symmetrisch
aufgebaut. Es sind in der Regel keine zusätzlichen Teile außerhalb
des Halteringes angebracht. Zur Montage dieser Vorrichtung wird
die elektronische Einheit in die eine Hälfte des Halteringes eingelegt, über den Halsring
der Druckgasflasche geführt,
dann die zweite Hälfte. über die
elektronische Einheit gezogen und die Hälften am Halsring zusammengesteckt.
Die Hälften
werden besonders bevorzugt durch eine einrastende, nicht mehr lösbare Steckverbindung
arretiert, wobei vorteilhaft als einziges Werkzeug beim Verrastern
eine handelsübliche
Zange verwendet wird.
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Die
Vorrichtung bietet Vorteile bei der Handhabung. Die Haltevorrichtung
ist witterungsbeständig,
diebstahl- und manipulationssicher und leicht – ohne spezielles Werkzeug – schnell
und einfach zu montieren. Außerdem
ist eine Wiederverwendung der elektronischen Einheit bei Beschädigung der
Haltevorrichtung ohne weiteres möglich.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
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1 zeigt
ein Schema einer Vorrichtung mit geteiltem Haltering und elektronischer
Einheit (mit Ringantenne, Transponder und Träger).
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2 zeigt
schematisch ein Teil (eine Hälfte) des
Halteringes von 1.
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3 zeigt
einen Träger
(Draufsicht) der elektronischen Einheit mit nach innen gerichteter
Erweiterung (Ausbuchtung) zur Aufnahme der Elektronik.
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1 zeigt
eine Haltevorrichtung aus zweiteiligem Haltering 3. Der
Haltering 3 besteht bei dem gezeigten Beispiel aus zwei
identischen Teilen (Halbringe), die unlösbar (einschnappend) zusammengesteckt
werden. Ein Halbring ist in 2 gezeigt
und wird unten näher
beschrieben. Der Haltering 3 weist an der Oberseite einen überstehenden
Kragen auf, der zur Befestigung am Flaschenhalsring 4 dient.
Der Kragen steht bei dem gezeigten Beispiel (für 10 Liter Stahlflasche) etwa
8 mm gegenüber
den anderen Haltering-Innenkanten nach innen über. Der Kragen greift in die
Einbuchtung am Flaschenhalsring unterhalb des Gewindes. Der Haltering 3 enthält mindestens
eine ringförmige
Hohlkammer zur Aufnahme der elektronischen Einheit 2. Die
elektronische Einheit 2 weist einen Träger 11, die Antenne 10 (Antennendraht)
auf. Der Träger
ist vorzugsweise zur Aufnahme der Antenne 10 rinnenförmig gestaltet.
Der elektronische Teil mit dem Transponder (nicht gezeigt) wird
auch am oder im Träger 11 angeordnet
und ist mit der Antenne 10 verbunden. Zur Montage der Vorrichtung
an dem Flaschenhalsring 4 wird die elektronische Einheit 2 in
die Hohlkammer eines Halbringes gesteckt und diese Anordnung mit
der inneren Öffnung
der elektronischen Einheit 2 über das Gewinde am Flaschenhalsring 4 geführt und
am Flaschenhalsring in der vorgesehenen Position ausgerichtet. Dann wird
ein zweiter (in der Regel identisch aufgebauter) Halbring auf das
freie Ende der elektronischen Einheit 2 geschoben und die
beiden Halbringe zusammengesteckt, wobei eine unlösbare, einrastende (einschnappende)
Verbindung zwischen den beiden Halbringen bewirkt wird. Die Antenne 10 hat
einen Mindestabstand von 5 mm zum Flaschenhalsring 4, wodurch
Störungen
bei der Datenübertragung
vermieden werden. Der Haltering 3 hat im Beispiel einen Außendurchmesser
von 125 mm, einen unteren Innendurchmesser von 94 mm, einen oberen
Innendurchmesser von 78 mm, eine Höhe von 19 mm und eine Wandstärke um 1
mm. Der Haltering 3 ist aus Polyoxymethylen (POM). Die
elektronische Einheit 2 bzw. der Träger 11 haben im Beispiel
einen Außendurchmesser
von 120 mm, einen Innendurchmesser von 110 mm und eine Höhe von 5
mm. Vorzugsweise werden die Antenne 10 in dem rinnenförmigen Raum des
Trägers 11 und
der elektronische Teil (in einem offenen Raum in einer nach innen
gerichteten Ausbuchtung des Trägers,
siehe 3) vergossen.
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2 zeigt
ein Schema eines Halbringes von Haltering 3. Zur Verbindung
zweier Halbringe weist der Halbring einen Stecker 6, einen
Stift 7, eine Steckdose 8 und eine Stiftdose 9 auf.
Stecker 6 und Steckdose 8 sind so gestaltet, daß beim Zusammenstecken
eine unlösbare
Verbindung entsteht. Zu diesem Zweck hat der Stecker 6 hakenförmige Rippen, die
in der Steckdose 8 einrasten. Der gezeigte Halbring besitzt
auf der linken Seite eine überstehende Lippe,
die in eine entsprechende Aussparung auf der rechten Seite des Halbringes
paßt.
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3 zeigt
einen Träger 11 (Draufsicht)
mit nach innen gerichteter Erweiterung des Trägers zur Aufnahme des elektronischen
Teils, insbesonderes des Transponder-Schaltkreises.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- elektronische
Einheit
- 3
- Haltering
- 4
- Flaschenhalsring
- 5
- Druckgasflasche
- 6
- Stecker
- 7
- Stift
- 8
- Steckdose
- 9
- Stiftdose
- 10
- Antenne
- 11
- Träger