AT519363B1

AT519363B1 - Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß

Info

Publication number: AT519363B1
Application number: ATA50100/2017A
Authority: AT
Original assignee: Manuel Bernroitner
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-06-15
Also published as: MX2019009183A; WO2018146127A1; DE102017110379B4; AT519363A4; DE102017110379A1; EP3580529A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß (6) mit Hilfe eines Referenzbehälters (1) sowie eine Vorrichtung hierfür beschrieben. Um das Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß (6) mit komplexer Form auf einfache Weise zu ermöglichen, ohne dass das Gefäß (6) nachher gereinigt und ohne dass eine geringe Genauigkeit der Füllstrichposition in Kauf genommen werden muss, wird vorgeschlagen, dass zunächst im Gefäß (6) oder im Referenzbehälter (1) ein vom Umgebungsdruck abweichender erster Gasdruck eingestellt wird, der nach einem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern mit Hilfe eines Drucksensors (2) bestimmt wird, wonach das Gefäß (6) und der Referenzbehälter (1) miteinander strömungsverbunden und nach erfolgtem Druckausgleich sowie nochmaligem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern der sich einstellende zweite Gasdruck mit Hilfe eines Drucksensors (2) bestimmt wird, wonach ein dem Volumen des Gefäßes (6) entsprechender Vergleichswert als die auf einen Bezugsdruck bezogene Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gasdruck bestimmt und eine Markierung an jener Position des Gefäßes (6) angebracht wird, die einer vorgegebenen und dem Vergleichswert zugeordneten Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens entspricht.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß mit Hilfe eines Referenzbehälters, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Zum Auslitern von Gefäßen, insbesondere von Gefäßen mit einer komplexen Form wie beispielsweise von Weingläsern, wird üblicherweise ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen in das auszuliternde Gefäß eingebracht um dann auf der Höhe des Füllstandes der Flüssigkeit eine Markierung als Eichstrich für dieses bekannte Flüssigkeitsvolumen anzubringen. Nachteilig ist an dieser Vorgehensweise, dass dabei das auszuliternde Gefäß mit der Flüssigkeit benetzt wird und daher in einem aufwendigen nachfolgenden Arbeitsschritt gereinigt und getrocknet werden muss.

[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass das Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß mit komplexer Form auf einfache Weise erfolgen kann, ohne dass das Gefäß nachher gereinigt und ohne dass eine geringe Genauigkeit der Füllstrichposition in Kauf genommen werden muss.

[0004] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zunächst im Gefäß oder im Referenzbehälter ein vom Umgebungsdruck abweichender erster Gasdruck hergestellt wird, der nach einem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern mit Hilfe eines Drucksensors bestimmt wird, wonach das Gefäß und der Referenzbehälter miteinander strömungsverbunden und nach erfolgtem Druckausgleich sowie nochmaligem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern der sich einstellende zweite Gasdruck mit Hilfe eines Drucksensors bestimmt wird, wonach ein dem Volumen des Gefäßes entsprechender Vergleichswert als die auf einen Bezugsdruck bezogene Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gasdruck bestimmt und eine Markierung an jener Position des Gefäßes angebracht wird, die einer vorgegebenen und dem Vergleichswert zugeordneten Füllhöhe entspricht.

[0005] Die Erfindung geht von der Annahme aus, dass bei einer vollständigen Abdichtung zwischen Gefäß und Referenzbehälter und unter Vernachlässigung etwaig auskondensierender Luftfeuchtigkeit die Gesamtteilchenzahl im eingeschlossenen Volumen zu jedem Zeitpunkt konstant ist. Unter Anwendung der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase ergibt sich somit folgender Zusammenhang zwischen dem Volumen des Gefäßes V_G und jenem des Referenzbehälters V_R, wobei jeweils der erste Gasdruck p_R1 im Referenzbehälter und p_G1 im Gefäß sowie der zweite Gasdruck p₂, die Temperaturen T von Referenzbehälter R und Gefäß G sowie die Boltzmannkonstante k_B als bekannt angesehen werden:

PriVr , PgiVg _ Pl^R , Pz^G

[0006] Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen hinreichenden Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern kann jeglicher Wärmeunterschied zwischen Gas und Festkörpern vernachlässigt werden, sodass sich das Volumen des Gefäßes unter Vereinfachung obiger Gleichung wie folgt besonders einfach mit hinreichender Genauigkeit bestimmen lässt:

[0007] Sofern das Volumen des Referenzbehälters konstant ist, reicht es aus, lediglich einen vom tatsächlichen Referenzvolumen unabhängigen Vergleichswert zu bestimmen. Anhand einer Zuordnung zwischen diesem Vergleichswert und der Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens im Gefäß kann sodann die Position des Füllstriches ermittelt und eine entsprechende Markierung am Gefäß angebracht werden. In diesem Zusammenhang ergeben sich besonders vorteilhafte Bedingungen, wenn im Gefäß ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer erster Gasdruck eingestellt wird, weil sich dadurch etwaige Druckverluste aufgrund der erst verspätet einsetzenden Abdichtung gegenüber dem Gefäß nicht auf das Messergebnis /7

AT519 363 B1 2018-06-15 österreichisches patentamt auswirken. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein erfindungsgemäßer, unten näher beschriebener Gefäßverschluss zum Einsatz kommt.

[0008] Um eine Zuordnung zwischen den ermittelten Vergleichswerten und den zugeordneten Füllhöhen eines vorgegebenen Referenzvolumens auf einfache Weise bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Vergleichswert für mehrere Gefäße mit ähnlicher Form sowie die Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens in diesen Gefäßen bestimmt und daraus durch Regression eine Zuordnung zwischen Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt wird.

[0009] Das Verfahren kann weiter vereinfacht werden, wenn der erste und zweite Gasdruck als relativer Gasdruck bezogen auf einen Umgebungsdruck gemessen werden und die Differenz zwischen beiden Gasdrücken auf den zweiten Gasdruck normiert wird. Durch das Bestimmen eines relativen Gasdruckes, beispielsweise mit einem Relativdrucksensor, ergibt sich für den Vergleichswert V folgender Zusammenhang, der davon unabhängig ist, ob der erste relative Gasdruck p_rell im Referenzbehälter oder im Gefäß selbst bestimmt wird:

y _ Prell ~ Prel2

Prel2 [0010] Versuche haben gezeigt, dass aufgrund der vorgenommenen Vereinfachungen bereits Temperaturabweichungen zwischen Gefäß und Referenzbehälter von 4°C Volumenverfälschungen von mehr als 1% bedingen. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Gefäß und der Referenzbehälter von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt werden, sodass Gefäß und Referenzbehälter möglichst rasch und gleichbleibend die gleiche Festköpertemperatur annehmen. Die Temperatur des Luftstromes bzw. von Gefäß und Referenzbehälter müssen dabei nicht bekannt sein, sofern sichergestellt werden kann, dass Gefäß und Referenzbehälter die gleiche Festkörpertemperatur aufweisen.

[0011] Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Vergleichswertes für das beschriebene Verfahren, umfassend einen Referenzbehälter, einen Drucksensor und eine Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbehälter über ein Steuerventil mit einem, mit einer Dichtfläche versehenen Gefäßverschluss verbunden ist. Zufolge dieser Maßnahmen ergibt sich eine besonders vorteilhafte Abdichtung zwischen dem zu messenden Gefäß und dem Gefäßverschluss, weil durch die Dichtfläche einerseits eine Abdichtung unabhängig von der tatsächlichen Position des Gefäßes in Bezug auf den Gefäßverschluss und andererseits eine Abdichtung auch bei Unebenheiten des Gefäßrandes ermöglicht wird. Die Verformbarkeit der Dichtfläche muss zu diesem Zweck so ausgestaltet sein, dass einerseits Unebenheiten des Gefäßrandes ausgeglichen und andererseits ein zu starkes Einsinken des Gefäßes in die Dichtfläche vermieden wird, um den Vergleichswert nicht übermäßig zu verfälschen. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Gefäße kopfüber auf der Dichtfläche des Gefäßverschlusses aufsetzen. In diesem Fall sorgt nämlich das eigene Gefäßgewicht beim Aufsetzen für eine Abdichtung. Es ist dabei für den Fachmann selbstverständlich, dass unter dem Begriff Pumpe auch ein Verdichter für kompressible Fluide verstanden werden kann, der beispielsweise als Vakuumpumpe ausgeführt werden kann. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben in Kombination mit den oben genannten Merkmalen beim Einsatz einer Vakuumpumpe.

[0012] Wird der Drucksensor als Absolutdrucksensor ausgebildet, so ergeben sich vorteilhafte Messbedingungen, wenn das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter und Gefäß zwischen j und 2 liegt.

[0013] Wird demgegenüber der Drucksensor als Relativdrucksensor ausgebildet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter und Gefäß zwischen -/und -/ liegt, um eine hohe Messgenauigkeit zu erzielen.

[0014] Das tatsächliche Volumen des Referenzbehälters ist daher in vorteilhafter Weise derart zu wählen, dass es für die verschiedenen zu messenden Gefäße jeweils im oben beschriebenen Verhältnis zu den Gefäßvolumina steht, um verschiedene Gefäßarten zuverlässig vermes2/7

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Patentamt sen zu können.

[0015] Um eine einfache Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen, kann das Steuerventil als 2x3/2 Wegeventil ausgebildet sein, das wahlweise Gefäß, Referenzbehälter und Umgebungsdruckanschluss, Gefäß und Pumpe sowie Referenzbehälter und Umgebungsdruckanschluss, Gefäß und Pumpe bei geschlossenem Referenzbehälter und wahlweise

Gefäß und Referenzbehälter miteinander verbindet.

[0016] Versuche haben gezeigt, dass sich besonders genaue Messergebnisse dann einstellen, wenn der Referenzbehälter mit Flächendichtmasse abgedichtet ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann nämlich vermieden werden, dass in Dichtungsnuten eingeschlossenes Gas langsam durch die anschließenden engen Passungen strömt und der Gasdruck nicht oder erst verhältnismäßig spät konvergiert. Aus den gleichen Überlegungen sollten auch Gewinde oder andere Bauteile, bei denen die Gefahr besteht, dass Gasmoleküle eingeschlossen und nur langsam in das restliche Gefäß-bzw. Referenzbehältervolumen einströmen können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden.

[0017] Um mehrere Gefäße industriell rasch mit einem Füllstrich versehen zu können, wird erfindungsgemäß eine Anlage vorgeschlagen, bei der die beschriebenen Vorrichtungen konzentrisch drehbar angeordnet sind und wobei eine Aufgabe- und Entnahmestation für die zu messenden Gefäße sowie eine Vorrichtung zum Markieren der Gefäße an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe vorgesehen ist. Ein Gebläse sorgt dabei für eine gleichmäßige und rasche Temperierung der Gefäße und Referenzbehälter während des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei mehrere Gefäße gleichzeitig vermessen und an ein oder mehreren Vorrichtungen zum Markieren der Gefäße Füllstriche auf die Gefäße aufgebracht werden. In besonders vorteilhafter Form kann hierbei ein Radialgebläse eingesetzt werden, um das die beschriebenen Vorrichtungen konzentrisch drehbar angeordnet sind.

[0018] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen [0019] Fig. 1 ein stark vereinfachtes Blockschema einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und [0020] Fig. 2 einen vereinfachten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage in einem kleineren Maßstab.

[0021] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Referenzbehälter 1, einen Drucksensor 2 und eine Pumpe 3, wobei der Referenzbehälter 1 über ein Steuerventil 4 mit einem Gefäßverschluss 5 für ein Gefäß 6 verbunden ist. Um den Gefäßverschluss 5 gegenüber dem Gefäß 6 abzudichten, ist eine Dichtfläche 7, beispielsweise aus einer Flanschdichtmatte vorgesehen.

[0022] Das Steuerventil 4 und die Pumpe 3 werden über eine Steuereinheit 8 bedient, die die Messergebnisse des Drucksensors 2 auswertet. Um eine einfache Ablaufsteuerung zu ermöglichen, kann das Steuerventil 4 als 2x3/2 Wegeventil ausgebildet sein, das wahlweise Gefäß 6, Referenzbehälter 1 und Umgebungsdruckanschluss 9, Gefäß 6 und Pumpe 3 sowie Referenzbehälter 1 und Umgebungsdruckanschluss 9, Gefäß 6 und Pumpe 3 bei geschlossenem Referenzbehälter 1 und wahlweise Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 miteinander verbindet, wie im Folgenden näher erläutert wird:

[0023] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Gefäß 6, beispielsweise ein Weinglas auf die Dichtfläche 7 des Gefäßverschlusses 5 aufgesetzt. Das Steuerventil 4 verbindet dabei sowohl das Gefäß 6 als auch den Referenzbehälter 1 mit einem Umgebungsdruckanschluss 9. Daraufhin wird das Steuerventil 4 betätigt, um das Gefäß 6 mit der Pumpe 3 zu verbinden und den Referenzbehälter 1 zu verschließen. Während dieses Ventilzustandes wird das Gefäß 6 beispielsweise evakuiert, wodurch sich das Gefäß 6 an die Dichtfläche 7 anpresst und dabei die Dichtwirkung mit sich verringernden Gasdruck im Gefäß 6 ansteigt. Während dieses Vorganges, werden sowohl das Gefäß 6 als auch der Referenzbehälter 1 von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt, um eine gleiche Temperatur von

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Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 sicherzustellen. Nach dem Temperaturausgleich zwischen Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 auf der einen Seite und zwischen Gas und Festkörpern auf der anderen Seite wird der 1. Gasdruck im Gefäß 6 mithilfe des Drucksensors 2 bestimmt und an die Steuereinheit 8 weitergegeben. Die Steuereinheit 8 schaltet daraufhin das Steuerventil 4 so um, dass Gefäß 6 und Behälter 1 miteinander strömungsverbunden werden. Nach erfolgtem Druckausgleich und Temperaturausgleich zwischen Gefäß 6 und Referenzbehälter 1 sowie nach erfolgtem Temperaturausgleich zwischen Gasen und Festkörpern wird mit Hilfe des Drucksensors 2 der zweite Gasdruck bestimmt und ebenfalls an die Steuereinheit 8 weitergegeben. Die Steuereinheit 8 berechnet daraufhin einen Vergleichswert als die auf einen Bezugsdruck bezogene Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gasdruck und ruft eine diesem Vergleichswert zugeordnete Füllhöhe eines Referenzvolumens aus einem Referenzspeicher ab. Gegebenenfalls kann auch zwischen abgespeicherten Stützwerten interpoliert werden. Auf Basis der ermittelten Füllhöhe eines Referenzvolumens steuert die Steuereinheit 8 eine Vorrichtung 10 zum Markieren des Gefäßes 6 an, die daraufhin an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe einen Füllstrich am Gefäß 6 anbringt. Daraufhin werden das Gefäß 6 sowie Referenzbehälter 1 wieder mit dem Umgebungsdruckanschluss 9 verbunden und das Gefäß 6 kann nach erfolgtem Druckausgleich vom Gefäßverschluss 5 abgenommen werden.

[0024] Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage umfasst mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen 11, die um ein Radialgebläse 12 auf einem Drehtisch 13 konzentrisch drehbar angeordnet sind. Die Gefäße 6 werden dabei bei einer nicht näher dargestellte Aufgabe- und Entnahmestation auf die Dichtflächen 7 der Gefäßverschlüsse 5 aufgesetzt und durchlaufen beim Rotieren um das Radialgebläse 12 das oben beschriebene Verfahren, an dessen Ende über eine Vorrichtung 10 zum Markieren der Gefäße an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe ein Füllstrich an den Gefäßen 6 aufgebracht wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Setzen eines Füllstriches auf einem Gefäß (6) mit Hilfe eines Referenzbehälters (1), dadurch gekennzeichnet, dass zunächst im Gefäß (6) oder im Referenzbehälter (1) ein vom Umgebungsdruck abweichender erster Gasdruck eingestellt wird, der nach einem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern mit Hilfe eines Drucksensors (2) bestimmt wird, wonach das Gefäß (6) und der Referenzbehälter (1) miteinander strömungsverbunden und nach erfolgtem Druckausgleich sowie nochmaligem Temperaturausgleich zwischen Gas und Festkörpern der sich einstellende zweite Gasdruck mit Hilfe eines Drucksensors (2) bestimmt wird, wonach ein dem Volumen des Gefäßes (6) entsprechender Vergleichswert als die auf einen Bezugsdruck bezogene Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gasdruck bestimmt und eine Markierung an jener Position des Gefäßes (6) angebracht wird, die einer vorgegebenen und dem Vergleichswert zugeordneten Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichswert für mehrere Gefäße (6) mit ähnlicher Form sowie die Füllhöhe eines vorgegebenen Referenzvolumens in diesen Gefäßen bestimmt und daraus durch Regression eine Zuordnung zwischen Vergleichswerten und Füllhöhen ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Gasdruck als relativer Gasdruck bezogen auf einen Umgebungsdruck gemessen wird und die Differenz zwischen beiden Gasdrücken auf den zweiten Gasdruck normiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (6) und der Referenzbehälter (1) von einem Luftstrom mit gleichbleibender Temperatur umströmt werden.

5. Vorrichtung zum Bestimmen des Vergleichswertes für das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend einen Referenzbehälter (1), einen Drucksensor (2) und eine Pumpe (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbehälter (1) über ein Steuerventil (4) mit einem, mit einer Dichtfläche (7) versehenen Gefäßverschluss (5) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (2) als Absolutdrucksensor ausgebildet ist und das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter (1) und Gefäß (6) zwischen j und 2 liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (2) als Relativdrucksensor ausgebildet ist und das Verhältnis der Volumina zwischen Referenzbehälter (1) und Gefäß (6) zwischen und liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (4) als 2x3/2 Wegeventil ausgebildet ist, das wahlweise Gefäß (6), Referenzbehälter (1) und einen Umgebungsdruckanschluss (9), Gefäß (6) und Pumpe (3) sowie Referenzbehälter (1) und Umgebungsdruckanschluss (9), Gefäß (6) und Pumpe (3) und wahlweise Gefäß (6) und Referenzbehälter (1) miteinander verbindet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbehälter (1) mit Flächendichtmasse abgedichtet ist.

10. Anlage mit Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (11) konzentrisch drehbar angeordnet sind, wobei eine Aufgabeund Entnahmestation für die zu messenden Gefäße (6) sowie eine Vorrichtung (10) zum Markieren der Gefäße (6) an der Position der dem Referenzvolumen entsprechenden Füllhöhe vorgesehen ist.