DE3609190A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung einer stroemung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Strömung in einem Kanal, insbesondere der Dosierdüse für eine Auftrags- und Dosiereinrichtung für Klebstoff, Flüssigkeitsdichtung, Öl- oder Fettauftrag, wobei über wenigstens einen in den Kanal ragenden Meßfühler der von dem strömenden Medium erzeugte Druck gemessen, ausgewer­ tet und kontrolliert wird.

In zunehmendem Maße werden in der modernen Montage- und Ver­ bindungstechnik die herkömmlichen Verbindungsarten, wie Schrauben, Nieten, Schweißen und Löten durch eine Klebetech­ nik ersetzt, die häufig wirtschaftlicher ist. Ebenso werden öfters Feststoffdichtungen, die in der Handhabung schwierig und vergleichsweise teuer sind, durch flüssige oder pastenar­ tige Dichtstoffe ersetzt. Ein weiteres Gebiet ist das Auftra­ gen von Ölen oder Fett in einer genau zu dosierenden Menge auf einzuölende oder einzufettende Teile.

Das aufzutragende Medium wird dabei über eine Dosierdüse mit einem Austrittskanal auf das zu behandelnde Teil aufge­ bracht. Dabei ist es jedoch erforderlich zu prüfen, ob das Medium in der vorgegebenen Menge und Zeit auf das zu behan­ delnde Teil bzw. dessen Oberfläche aufgebracht wird. Hierzu ist es bekannt, in den Kanal einen Meßfühler einzusetzen, der den Druck des strömenden Mediums mißt. Hierzu verwendet man Dehnungsmeßstreifen, die in üblicher Weise in einer Brückenschaltung abgeglichen sind. Auftretende Querschnitts­ veränderung in dem Kanal oder an dem Meßfühler aufgrund des Strömungsdruckes werden dabei zur Auswertung und Kontrolle verwendet.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß diese Einrichtung relativ aufwendig ist. Weiterhin ist von Nachteil, daß die Messung relativ ungenau ist. So lassen sich z.B. nur sehr große Luft­ einschlüsse bzw. stärkere Durchflußstörungen damit erfassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Strömung in einem Kanal zu schaffen, das bei relativ einfa­ chem Aufbau eine hohe Empfindlichkeit besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einem federnd gelagerten Meßglied, das mit einem Teil in den Kanal ragt, vom strömenden Medium auferlegte Verbiegung oder Auslenkung optisch abgetastet wird, und daß die festgestell­ te Abweichung ausgewertet und kontrolliert wird.

Erfindungsgemäß wird nun direkt die Verbiegung oder Auslen­ kung eines Meßgliedes verwendet, wobei aufgrund der federn­ den Lagerung die Abweichung des Meßgliedes im entsprechenden Verhältnis direkt angezeigt und damit optisch abgetastet wird. Aufgrund der berührungslosen Abtastung und des mögli­ chen einfachen Aufbaues des Meßgliedes ist dieses Verfahren mit billigen Bauteilen durchführbar. Darüber hinaus ist es sehr empfindlich, wodurch auch kleine Strömungsänderungen, wie z.B. kleine Lufteinschlüsse im Medium erkannt werden kön­ nen.

In einfacher Weise kann die Verbiegung eines stabartigen zwi­ schen seinen beiden Enden federnd gelagerten Meßstabes quer zur Strömungsrichtung gemessen werden. Der Meßstab kann sehr robust und einfach aufgebaut und weiterhin auch sehr klein gehalten werden, wodurch er auch für sehr kleine Anlagen mit engen Kanälen verwendet werden kann.

Die optische Abtasteinrichtung kann auf beliebige Weise aus­ gestaltet sein. So ist z.B. eine Faseroptik mit Glasfaserka­ beln möglich. Dabei kann das hintere Ende des Meßstabes zwi­ schen zwei sich gegenüberliegenden Glasfaserkabeln liegend, die mit der Auswerte- und Kontrolleinrichtung verbunden sind. Auf diese Weise wird die Auslenkung des Meßstabes zwi­ schen den beiden sich gegenüberliegenden Glasfaserkabeln er­ faßt und entsprechend ausgewertet.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit kann dabei vorgesehen sein, daß der Stab im Bereich der Meßstelle zwischen den beiden Glasfaserkabeln abgeflacht ist und zwar derart, daß die abge­ flachte Seite senkrecht zur Meßrichtung liegt.

Der Meßverstärker kann über einen Analogausgang und einen Relaiskontakt (Optokoppler) verfügen. Dabei kann der Relais­ kontakt auch zur Funktionskontrolle, wie z.B. Materialfluß, Lufteinschluß, Funktion des Dosierventiles usw., verwendet werden. Ggf. kann ein weiterer Relaiskontakt über ein Zusatz­ gerät zugeschaltet werden. Auf diese Weise können ein unte­ rer und ein oberer Grenzwert bezüglich der Durchflußmenge er­ faßt und ausgewertet werden.

Nach einer entsprechenden Eichung kann in einer weiteren und sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Analogausgang nach einer entsprechenden Ei­ chung zur Durchflußmengenmessung verwendet wird. Diese Mes­ sung kann dann z.B. zum Aufbau eines Regelkreises verwendet werden, über den der Durchfluß des strömenden Mediums gere­ gelt wird.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vor­ richtung hierzu für jede Art von Gas- oder Flüssigkeitsmes­ sung geeignet, weshalb die o.a. Einsatzgebiete lediglich bei­ spielshalber genannt sind.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem weitere erfindungsgemäße Vorteile und Merkmale hervorge­ hen anhand der Zeichnungen prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Bereich einer Dosierdüse

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Strö­ mungsmeßgerät

Fig. 3 Ansicht einer Schutzkappe für das Strömungsmeßgerät

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2

Fig. 5 Prinzipdarstellung der Auswerte- und Kontrollein­ richtung

Eine Dosierdüse 1 weist im unteren Bereich einen Austrittska­ nal 2 auf. Die Dosierdüse 1 ist mit einer Gewindebohrung 3 versehen, die in den Austrittskanal 2 ragt. In die Bohrung wird das Gehäuse 4 eines Strömungsmeßgerätes mit einem Gewin­ deansatz 5 eingeschraubt.

In den Fig. 2 und 4 ist der Aufbau des Strömungsmeßgerätes prinzipmäßig dargestellt. Kern des Strömungsmeßgerätes bil­ det ein Meßstab 6 als Meßglied, der als einfacher federnder Stahldraht ausgebildet sein kann. Der Meßstab 6 ist zwischen seinen beiden Enden federnd bzw. nachgiebig in einer Lager­ stelle 7 gelagert. Die Lagerstelle 7 wird durch eine Engstel­ le in einer Durchgangsbohrung in dem Gehäuse 4 gebildet. In dieser Lagerstelle 7 ist der Meßstab elastisch, z.B. durch eine Silikonfüllung 8 gelagert. Zur Einsetzung der Hebelwir­ kung und zur Erhöhung der Meßgenauigkeit wird man die Lager­ stelle 7 wesentlich näher an dem vorderen Ende 9 des Meßsta­ bes anordnen, welches quer in den Kanal 2 ragt. Im Bereich des hinteren Endes 10 des Meßstabes 6 befinden sich gegen­ überliegend zwei Glasfaserkabel 11 und 12, die in Bohrungen des Gehäuses 4 gelagert sind. Die Glasfaserkabel 11 und 12 sind über Meßleitungen 13 und 14 mit einer Auswerte- und Kon­ trolleinrichtung 15 verbunden.

Eine Schutzkappe 16 ist auf das hintere Ende des Strömungs­ meßgerätes aufsetzbar und schützt den Meßstab und die Meß­ stelle mit den Glasfaserkabeln 11 und 12.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert auf folgende Weise:

Das Strömungsmeßgerät wird in die Bohrung 3 der Dosierdüse 1 eingeschraubt, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß der Meßstab 6 und die Glasfaserkabel 11 und 12 sich in einer La­ ge befinden, in der der Meßstab 6 aufgrund des Fließdruckes des strömenden Mediums in Fließrichtung (in der Zeichnung nach unten) ausgelenkt werden kann. Hierzu müssen die beiden Glasfaserstäbe 11 und 12 ebenfalls quer zur Strömungsrich­ tung angeordnet sein; d.h. bei einem vertikal verlaufenden Kanal müssen sie horizontal liegen.

Durch den Fließdruck des strömenden Mediums wird der Meßstab 6 an seinem vorderen Ende 9 nach unten in Pfeilrichtung aus­ gelenkt, wobei aufgrund des Hebelgesetzes und der elasti­ schen einseitigen Lagerung in der Lagerstelle 7 gleichzeitig das hintere Ende 10 nach oben verschwenkt wird. Diese Ver­ schwenkung wird über die beiden sich gegenüberliegenden Glas­ faserkabel 11 und 12 festgestellt und in der Auswerte- und Kontrolleinrichtung 15 ausgewertet. Hierzu kann diese Ein­ heit auch mit einer Anzeigeeinrichtung 18 versehen sein. Im Bedarfsfalle kann die Auswerteeinheit 15 mit einer Rechenein­ heit 17 verbunden sein, in der eine Auswertung der Durchfluß­ menge für einen Regelkreis vorgenommen wird. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß man die spezifischen Daten des zu prüfenden Mediums vorher feststellt und in die Rechenein­ heit 17 eingibt.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit kann der Meßstab 6 in seinem Endbereich 10 zwischen den beiden Glasfaserkabeln 11 und 12 abgeflacht sein, wie in der Fig. 4 gestrichelt dargestellt.

Aufgrund der Einfachheit des Aufbaues und des geringen not­ wendigen Raumbedarfes ist das Strömungsmeßgerät praktisch überall einsetzbar. So können z.B. für den Stahldraht als Meßstab 6 Durchmesser von z.B. nur 0,25 mm und darunter ver­ wendet werden. Aus diesem geringen Maß resultieren auch die übrigen kleinen Maße des Strömungsmeßgerätes.

Claims (12)

1. Verfahren zur Überwachung einer Strömung in einem Kanal, insbesondere der Dosierdüse für eine Auftrags- und Dosierein­ richtung für Klebstoff, Flüssigkeitsdichtung, Öl- oder Fett­ auftrag, wobei über wenigstens einen in den Kanal ragenden Meßfühler der von dem strömenden Medium erzeugte Druck gemes­ sen, ausgewertet und kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einem federnd gelagerten Meßglied (6), das mit einem Teil in den Kanal (2) ragt, vom strömenden Medium auferlegte Verbiegung oder Auslenkung optisch abgetastet wird, und daß die festgestellte Abweichung ausgewertet und kontrolliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiegung oder Auslenkung eines stabartigen zwischen seinen beiden Enden (9, 10) federnd gelagerten Meßstabes (6) quer zur Strömungsrichtung gemessen wird.

3. Strömungsmeßgerät zur Durchführung des Verfahren nach An­ spruch 1 oder 2, insbesondere für eine Auftrags- und Dosier­ einrichtung für Klebstoff, Flüssigkeitsdichtung, Öl- oder Fettauftrag, das ein in eine Dosierdüse der Auftragseinrich­ tung einsetzbares Gehäuses aufweist, an oder in dessem vorde­ ren in den Kanal der Auftragseinrichtung ragenden Bereich we­ nigstens ein Meßfühler angeordnet ist, der mit einer Auswer­ te- und Kontrolleinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler ein federnd gelagertes Meßglied (6) ist, des­ sen eines Ende (9) in den Kanal (2) ragt, während sein ande­ rer Endbereich (10) im Meßbereich einer optischen Abtastein­ richtung (11, 12) liegt, die mit der Auswerte- und Kontroll­ einrichtung (15) verbunden ist.

4. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied ein federnd zwischen seinen beiden Enden (9, 10) gelagerter Meßstab (6) ist.

5. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstab (6) quer zur Strömungsrichtung liegt.

6. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtasteinrichtung eine Faseroptik mit Glasfaser­ kabel (11, 12) aufweist.

7. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (10) des Meßstabes (6) zwischen sich gegen­ überliegenden Glasfaserkabeln (11, 12) liegt, die mit der Auswerte- und Kontrolleinrichtung (15) verbunden sind.

8. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstab (6) im Bereich der Meßstelle zwischen den beiden Glasfaserkabeln (11, 12) abgeflacht ist und zwar derart, daß die abgeflachte Seite senkrecht zur Meßrichtung liegt.

9. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und Kontrolleinrichtung (15) einen Meßverstär­ ker aufweist, der über einen Analogausgang und einen oder mehrere Relaiskontakte verfügt.

10. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßverstärker mit Fotosensoren und Fotoempfänger verse­ hen ist.

11. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogausgang mit einer Recheneinheit (17) zur Bestim­ mung der Durchflußmenge verbunden ist.

12. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (17) mit einem Regelkreis verbunden ist, über den die Durchflußmenge des strömenden Mediums regelbar ist.