DE19941598A1

DE19941598A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern

Info

Publication number: DE19941598A1
Application number: DE1999141598
Authority: DE
Inventors: Klaus Dietzsch
Original assignee: Dietzsch & Rothe Msr Technik O
Current assignee: DIROTEC E.K., DE
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: DE19941598B4

Abstract

Die zu schaffende Lösung soll verbesserte Voraussetzungen für das Rücklösen von entstehenden Gasblasen besitzen, wobei außerhalb der Gebrauchszeiten die Meßflüssigkeit eine markante Untersättigung bezüglich des Gaslösevermögens aufweisen soll. DOLLAR A Die entwickelte technische Lösung basiert auf einer Erhöhung des Innendrucks der Meßflüssigkeit gegenüber der umgebenden Atmosphäre. Dadurch werden unter dem erhöhten Flüssigkeitsdruck entstehende Gasblasen unter günstigeren Bedingungen rückgelöst, was der Bildung von mit Gas beladenen Abschnitten im Flüssigkeitskörper entgegenwirkt. DOLLAR A Derartige technische Lösungen werden insbesondere bei Herstellung und Gebrauch von Präzisionsmeßgeräten zur Ermittlung von Höhendifferenzen benötigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern bei Anordnung eines gasdiffusionsoffenen Bereichs in der flexiblen Wand des Flüssigkeitsbehälters zu einem gasführenden Bereich und Organisation des regelmäßigen Erreichens der Gasuntersättigung der im geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Derartige technische Lösungen werden insbesondere bei Herstellung und Gebrauch von Präzisionsmeßgeräten zur Ermittlung von Höhendifferenzen benötigt.

Höhenmeßgeräte nach dem gravimetrischen Prinzip der Druckluftmessung besitzen verschiedene Fehlerquellen. Erhebliche Meßungenauigkeiten können dadurch entstehen, daß die verwendete Meßflüssigkeit unter wechselnden äußeren Bedingungen ein unterschiedliches Gaslösevermögen aufweist. Zur Überwindung dieses Mangels wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Meßflüssigkeit in einem Doppelschlauch zu führen, wobei im parallel geführten zweiten Schlauch ein Gas, vorzugsweise Luft, enthalten sein soll und die Trennwand zwischen beiden medienführenden Schläuchen diffusionsoffen ausgeführt ist. Bei dieser Lösung wird angestrebt, den Gasgehalt der Meßflüssigkeit weitgehend unabhängig von wechselnden äußeren Bedingungen konstant zu halten. Dazu muß die vergleichsweise komplizierte Doppelschlauchkonstruktion mit einer gemeinsamen Außenhülle hoher Gasdiffusionsdichte umschlossen sein. Dagegen wird angestrebt, die Membran zwischen den beiden eingeschlossenen medienführenden Leitungen mit einer definierten Gasdiffusionsfähigkeit auszustatten. Der entscheidende Nachteil dieser technischen Lösung besteht damit in den Kosten für die technisch aufwendige Doppelschlauchkonstruktion, um die Verletzlichkeit des Systems zu minimieren und die Druckverluste im System über einen längeren Zeitraum zu minimieren. Darüber hinaus wird die Handlichkeit einer derartigen Schlauchkonstruktion für den praktischen Meßeinsatz deutlich eingeschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Überwindung der Mängel des bekannten Standes der Technik. Die neue technische Lösung soll sich durch die kostengünstige Realisierbarkeit auszeichnen, einfach anzuwenden sein und zu einer Langzeitstabilität der Flüssigkeitsvolumina in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern führen. Dazu soll die zu schaffende Lösung verbesserte Voraussetzungen für das Rücklösen von entstehenden Gasblasen besitzen. Insbesondere außerhalb der Gebrauchszeiten soll die technische Lösung bewirken, daß die Meßflüssigkeit eine markante Untersättigung bezüglich des Gaslösevermögens aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Die neugeschaffene technische Lösung macht sich dabei die naturwissenschaftliche Erkenntnis nutzbar, daß an der Grenze zwischen einem Flüssigkeitskörper und einem Gas sich das Diffusionsgleichgewicht ändert, wenn sich der Druck des an der Membran angrenzenden Gases relativ zum Druck der Flüssigkeit verändert. Der Anteil des im Flüssigkeitskörpers gelösten Gases bei Sättigung folgt im betrachteten Bereich dem Gasdruck annähernd proportional.

Steht die Gasseite unter relativ kleinem absoluten Druck, erfolgt eine Gleichgewichtsverschiebung und die in der Anordnung enthaltenen Gasmoleküle wandern vom Flüssigkeitskörper zur Gasseite. Die Gasdiffusion in Richtung Flüssigkeit wird stark verringert. Diese Überlegung macht ein geschlossenes Flüssigkeitssystem möglich, welches bei Bedarf stets durch eine untersättigte Flüssigkeit gekennzeichnet ist. Da die erforderliche Druckverschiebung relativ wirksam ist, ergeben sich für die technische Umsetzung praktisch keine Beschränkungen. Die entwickelte technische Lösung basiert deshalb auf einer Erhöhung des Innendrucks der Meßflüssigkeit gegenüber der umgebenden Atmosphäre. Die bewirkt zugleich zwei technische Effekte.

Erstens werden unter dem erhöhtem Flüssigkeitsdruck entstehende Gasblasen, beispielsweise infolge Schockwirkung bei schlagartigen Beanspruchungen während des Transports, unter günstigeren Bedingungen rückgelöst, was der Bildung von mit Gas beladenen Abschnitten im Flüssigkeitskörper entgegenwirkt.

Zweitens wird damit eine relative Verminderung des Gasaußendrucks gegenüber dem im Flüssigkeitskörper herrschenden Druck bewirkt, was zur angestrebten Untersättigung des Flüssigkeitskörpers führt. Die technische Umsetzung dieser Beziehungen ermöglicht nun praktisch überlegene Anwendungen, beispielsweise zur Unterdrückung von Gasfreisetzungen in Meßgeräten mit hydraulischen Übertragungswegen, zur Reduzierung des Gasaustausches in Flüssignahrungsmittelschläuchen oder zur Reduzierung des Gaseintritts bzw. zur Sicherstellung gewünschter Gaskonzentrationen in Konserven, wie Blutkonserven in flexiblen Behältnissen.

Das Verfahren zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern wird demnach bei Anordnung eines gasdiffusionsoffenen Bereiches in der flexiblen Wand des Flüssigkeitsbehälters zu einem gasführenden Bereich und durch Organisation des regelmäßigen Erreichens der Gassättigung der im geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit definiert, indem die Flüssigkeit im geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälter wenigstens zeitweilig unter einen erhöhten Druck gesetzt wird und im Gebrauchszustand des geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälters die zusätzliche Druckbeaufschlagung aufgehoben wird. Diese Vorgehensweise gewährleistet, daß in den entschieden längeren Transport- und Ruhezeiten die Flüssigkeit unter erhöhtem Druck steht und damit sich in einem untersättigten Zustand befindet. Auch Langzeitverluste an Meßflüssigkeit werden durch den geringen erforderlichen mittleren Druck deutlich reduziert. Außerdem werden im jeweiligen Gebrauchszustand des Systems, beispielsweise für Zwecke der Differenzdruckmessung in Höhenmeßgeräten, bei vorheriger Druckentlastung Meßbedingungen geschaffen, die im jeweiligen Meßzeitraum zu deutlich verminderten Meßfehlern führen.

Die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern enthält die Anordnung eines gasdiffusionsoffenen Bereiches in der flexiblen Wand des Flüssigkeitsbehälters zu einem gasführenden Bereich. Wenigstens Teile des gesamten flüssigkeitsführenden geschlossenen Behältersystems stehen mit einer Anordnung zur Druckbeaufschlagung in Verbindung. Weiterhin sind an der Anordnung zur Druckbeaufschlagung zumindest eine Vorrichtung zur Unterbrechnung der Druckbeaufschlagung im Gebrauchszustand des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters angeordnet.

Bevorzugt sind die gasdiffusionsoffenen Bereiche des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters die Wandmaterialien eines kissenförmigen flexiblen Flüssigkeitsbehälters.

Alternativ dazu sind die gasdiffusionsoffenen Bereiche des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters die Wandmaterialien eines schlauchförmigen flexiblen Flüssigkeitsbehälters.

Die Anordnung zur Druckbeaufschlagung des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters besteht aus einer gegen ein Widerlager verschieblichen Druckplatte.

Die Vorrichtung zur Unterbrechung der Druckbeaufschlagung im Gebrauchszustand des geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälters ist ein zwischen dem Widerlager und der Druckplatte angeordnetes Spannelement, wobei das Spannelement ein drehbar gelagerter Exzenter oder eine spezielle Stellschraube ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefaßt darin, daß im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik einfache Meßleitungen aus gasdiffusionsoffenem flexiblen Material zum Einsatz kommen können. Auch der Bereich des geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältersystems kann diffusionsoffen ausgelegt werden und als kissenförmiger Flüssigkeitsvorratsbehälter gestaltet werden, wobei dieser Behälter in einem Transport- und Schutzgehäuse angeordnet sein sollte, welches seinerseits zugleich als Widerlager für das Druckbeaufschlagungselement fungiert. Damit ist auf verhältnismäßig einfache und kostengünstige Weise sowohl das Druckbeaufschlagen als auch das Druckentlasten realisierbar. Für die praktische Anwendung steht mit dieser technischen Lösung eine technisch überlegene und mit deutlich verringerten Fehlerquellen verbundene Anordnung zur Verfügung.

Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:
In der beigefügten Zeichnung zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälters mit einer Anordnung zur Druckbeaufschlagung des diffusionsoffen ausgeführten flexiblen kissenförmigen Vorratsbehälters mit Schlauch.

Ausführungsbeispiel

In einem Höhendifferenzmeßgerät ist innerhalb der Aufrollhaspel für den meßflüssigkeitsführenden Schlauch gemäß Fig. 1 ein flexibler Flüssigkeitsbehälter 3 angeordnet.

Die Nabenkonstruktion der Aufrollhaspel stellt dabei das Widerlager 4 dar, wobei zwischen der Oberseite der Nabenkonstruktion und dem flexiblen Flüssigkeitsbehälter 3 eine verschiebliche elastische Druckplatte 5 angeordnet ist. Der flüssigkeitsführende Meßschlauch und der flexible Flüssigkeitsbehälter 3 stellen das flüssigkeitsführende geschlossene Behältersystem 1 dar. Zwischen der verschieblichen starren Druckplatte 5 und der Nabenwand als Widerlager 4 befindet sich der drehbar gelagerte Exzenter 6 bzw. die Stellschraube 7 als Anordnung zur Druckbeaufschlagung 2. Während die Meßleitung 8 aus diffusionsdichtem flexiblen Material 8 besteht, ist die flexible Wand des Flüssigkeitsbehälters 3 aus diffusionsoffenem Material gefertigt. Während des Transports, bei der Lagerung und außerhalb der unmittelbaren Benutzungszeiten wird die Anordnung zur Druckbeaufschlagung 2 durch Betätigen des drehbar gelagerten Exzenters 6 bzw. der Stellschraube 7 aktiviert. Der dabei auf den flexiblen Flüssigkeitsbehälter 3 ausgeübte Druck beträgt etwa 5 kPa. Durch die damit bewirkte relative Absenkung des Drucks in der den Flüssigkeitsbehälter umgehenden Atmosphäre kommt es zur Untersättigung der Meßflüssigkeit im flüssigkeitsführenden geschlossenen Behältersystem 1. Zugleich bewirkt der erhöhte Flüssigkeitsdruck das Rücklösen eventuell entstandener Gasblasen in der Meßflüssigkeit, beispielsweise infolge von Schockwirkung beim Transport, und verhindert dabei das Entstehen von Gasansammlungen. Zur unmittelbaren Einsatzvorbereitung des Gerätesystems wird die Anordnung zur Druckbeaufschlagung 2 des Flüssigkeitsbehälters 3 außer Betrieb genommen, was durch Betätigen des drehbar gelagerten Exzenters 6 bzw. der Stellschraube 7 erreicht wird. Bereits nach kurzer Zeit, in der Regel innerhalb von 5 Minuten, ist die Meßanordnung betriebsbereit, wobei durch die beeinflußte Gasdiffusion durch die Wand des flexiblen Flüssigkeitsbehälters 3 die Volumenänderung der Meßflüssigkeit deutlich herabgesetzt und damit sowohl der Meßfehler als auch die Wartungserfordernisse für die Meßanordnung erheblich reduziert werden.

Bezugszeichenliste

1

flüssigkeitsführendes geschlossenes Behältersystem

2

Anordnung zur Druckbeaufschlagung

3

Flüssigkeitsbehälter

4

Widerlager

5

verschiebliche Druckplatte

6

drehbar gelagerter Exzenter

7

Stellschraube

8

Meßleitung aus diffusionsdichtem flexiblen Material

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern bei Anordnung eines gasdiffusionsoffenen Bereichs in der flexiblen Wand des Flüssigkeitsbehälters zu einem gasführenden Bereich und Organisation des regelmäßigen Erreichens der Gasuntersättigung der im geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälter wenigstens zeitweilig unter einen erhöhten Druck gesetzt wird und daß im Gebrauchszustand des geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälters die Druckbeaufschlagung aufgehoben wird.

2. Vorrichtung zur Beeinflussung der Gasdiffusion in geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehältern durch Anordnung eines gasdiffusionsoffenen Bereichs in der flexiblen Wand des Flüssigkeitsbehälters zu einem gasführenden Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile des gesamten flüssigkeitsführenden geschlossenen Behältersystems (1) mit einer Anordnung zur Druckbeaufschlagung (2) in Verbindung stehen und daß eine Vorrichtung zur Unterbrechung der Druckbeaufschlagung im Gebrauchszustand des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters (3) an der Anordnung zur Druckbeaufschlagung (2) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdiffusionsoffenen Bereiche des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters (3) die Wandmaterialien eines kissenförmig sowie flexibel gestalteten geschlossenen Flüssigkeitsbehälters (3) sind.

4. Vorrichtung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdiffusionsoffenen Bereiche des geschlossenen Flüssigkeitsbehälters (3) die Wandmaterialien eines schlauchförmig uns/oder flexibel gestalteten Flüssigkeitsbehälters (3) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Druckbeaufschlagung (2) aus einer gegen ein Widerlager (4) verschiebliche Druckplatte (5) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Unterbrechung der Druckbeaufschlagung im Gebrauchszustand des geschlossenen flexiblen Flüssigkeitsbehälters (3) ein zwischen dem Widerlager (4) und der Druckplatte (5) angeordnetes Spannelement (6, 7) ist.

7. Vorrichtung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement ein drehbar gelagerter Exzenter (6) ist.

8. Vorrichtung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine Stellschraube (7) ist.