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Dokumentenidentifikation DE19914202C2 03.05.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Einfüllen eines Fluids in einen Drucktank
Anmelder STEAG HamaTech AG, 75447 Sternenfels, DE
Erfinder Liedtke, Björn, 75447 Sternenfels, DE
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 29.03.1999
DE-Aktenzeichen 19914202
Offenlegungstag 05.10.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2001
IPC-Hauptklasse B67D 5/54
IPC-Nebenklasse B67D 5/32   B67D 1/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren (Anspruch 1) und eine Vorrichtung (Anspruch 8) zum Einfüllen eines Fluids in einen Drucktank.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise bei Systemen für die Belackung von Substraten, wie z. B. CDs, bekannt.

Bei diesen Systemen wird ein in einem Drucktank befindlicher Lack durch den im Drucktank befindlichen Druck über eine Steigleitung zu einer Belackungsstation bewegt. An der Belackungsstation wird über ein Auslaßventil der Lack auf die zu belackenden CDs aufgebracht. Dabei ist es für eine gleichmäßige und kontinuierliche Belackung der CDs wichtig, daß der Druck des bereitzustellenden Lacks am Auslaßventil möglichst einen konstanten, vorbestimmten Wert besitzt.

Bei den bisher bekannten Systemen war diese gleichmäßige und kontinuierliche Belackung der CDs während des Einfüllens bzw. Nachfüllens des Lack in den Drucktank jedoch nicht möglich, so daß die Belackung während des Nachfüllvorgangs unterbrochen wurde. Während des Ein- bzw. Nachfüllens des Lacks in den Drucktank wurde dieser auf Umgebungsdruck abgelassen und dann der Lack über eine Einfüllöffnung in den Tank eingeleitet. Dadurch ergeben sich jedoch unerwünschte Unterbrechungen der Belackungsvorgänge sowie einen hohen Verbrauch an Stickstoff, der in der Regel eingesetzt wird, um den Drucktank nach dem Auffüllen wieder auf den gewünschten Druck zu bringen.

Aus der DE 33 46 330 A1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die einen Drucktank sowie einen höher liegenden Nachfülltank aufweist. Eine Auslaßleitung des Drucktanks steht mit einer Auslaßleitung des Nachfülltanks in Verbindung, wobei die Verbindung über ein Ventil geöffnet und geschlossen werden kann. Die beiden Tanks können über eine Druckgasleitung mit Druck beaufschlagt werden, wobei auch die Möglichkeit besteht, die jeweils oberhalb eines Fluidniveaus liegenden Räume miteinander zu verbinden. Während des befüllens des Drucktanks aus dem Nachfülltank wird sowohl eine Fluidverbindung als auch eine Gasverbindung zwischen den Tanks hergestellt. Aufgrund der höheren Lage des Nachfülltanks fließt das Fluid über die Auslaßleitung in den Drucktank. Eine Abgabe von Fluid an eine externe Vorrichtung erfolgt zu diesem Zeitpunkt aus dem Nachfülltank und somit auch mit dem im Nachfülltank herrschenden Druck. Dieser ist jedoch aufgrund der höheren Lage des Nachfülltanks höher, sodaß die Ausgabe eines Lacks beeinträchtigt werden kann. Um sicherzustellen, daß während eines Belackungsvorgangs keine Druckschwankungen auftreten, müsste daher die Lieferung von Fluid während dem Auffüllen des Drucktanks unterbrochen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Einfüllen eines Fluids in einen Drucktank zu ermöglichen, ohne die Notwendigkeit, den Einsatz des Drucktanks zu unterbrechen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Einfüllen eines Fluids in einen eine Fluid-Auslaßleitung aufweisenden Drucktank aus einem höher liegenden Nachfülltank, der über eine Gas-Einlaßleitung und eine Fluid-Einfüllleitung mit dem Drucktank verbunden ist, gelöst durch Regeln des Drucks im Drucktank über ein in der Gas-Einlaßleitung des Drucktanks befindliches Proportionalventil, während die Verbindungsleitungen zum Nachfülltank geschlossen sind, Regeln des Drucks im Nachfülltank auf den Druck im Drucktank und Öffnen der Verbindungsleitungen zwischen Nachfülltank und Drucktank.

Durch Angleichen des Drucks im Nachfülltank auf den Druck im Drucktank ist es möglich, den Drucktank ohne vorheriges Druckablassen mit Fluid zu befüllen. Darüber hinaus werden die Druckverhältnisse innerhalb des Drucktanks durch den Befüllvorgang nicht verändert, da in beiden Tanks der gleiche Druck herrscht, so daß die Funktion und der Einsatz des Drucktanks nicht beeinträchtigt wird. Dadurch, daß der Nachfülltank höher liegt als der Drucktank, entsteht eine hydrostatische Druckdifferenz, die dazu führt, daß das Fluid in den Drucktank läuft, ohne dabei den Gasdruck innerhalb des Drucktanks zu verändern. Durch die Trennung der Fluid-Auslaßleitung und der Fluid-Einfüllleitung ist es möglich auch während des Einfüllvorgangs kontrolliert Fluid aus dem Drucktank abzugeben, da der in der Fluid-Auslaßleitung anstehende Druck im wesentlichen nicht verändert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gas-Einlaßleitung zwischen dem Proportionalventil und dem Drucktank vor dem Regeln des Drucks im Nachfülltank geschlossen, und die Regelung des Drucks im Nachfülltank erfolgt über dasselbe Proportionalventil, welches für die Regelung des Druck im Drucktank verwendet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß für die Regelung des Drucks im Nachfülltank dieselben Bauteile verwendet werden, wie für die Regelung des Drucks im Drucktank, ohne dabei den Druck im Drucktank zu beeinträchtigen. Zwar ist eine Nachregelung des Drucks im Drucktanks während des Regelns des Drucks im Nachfülltank nicht möglich, aber eine wesentliche, die Funktion des Drucktanks einschränkende Druckveränderung innerhalb des Drucktanks dauert länger als die Angleichung des Drucks im Nachfülltank auf den Druck im Drucktank. Nach Erreichen desselben Drucks im Nachfülltank kann die Gas-Einlaßleitung wieder geöffnet werden, so daß durch das kurzfristige Schließen keine Beeinträchtigung des Systems auftritt.

Vorteilhafterweise wird der Druck im Drucktank auf einen Druck-Sollwert geregelt, der in Abhängigkeit von Meßergebnissen eines ersten, in der Fluid-Auslaßleitung des Drucktanks angeordneten Drucksensors ermittelt wird, um eine automatische Anpassung des Systems an veränderliche Störgrößen, wie beispielsweise die Füllhöhe des Fluids im Tank sowie Filterdruckverluste eines typischerweise in der Auslaßleitung befindlichen Filters, zu erreichen. Dabei wird der Druck-Sollwert vorteilhafterweise nicht geändert, solange die Gas- Einlaßleitung zwischen Proportionalventil und Drucktank geschlossen ist, da eine Nachregelung des Drucks im Drucktank zu diesem Zeitpunkt nicht möglich ist, und eine Veränderung des Druck-Sollwerts dazu führen würde, daß der Nachfülltank auf einen anderen Druck geregelt würde, wie der Drucktank. Dies würde beim Öffnen der Verbindungsleitungen zwischen Nachfülltank und Drucktank zu unerwünschten Druckveränderungen führen.

Vorteilhafterweise wird der Druck in der Gas-Einlaßleitung gemessen, um den für eine Regelung des Drucks im Drucktank bzw. des Drucks im Nachfülltank erforderlichen Ist-Druck zur Verfügung zu stellen. Die Messung des Ist-Drucks in der Gas- Einlaßleitung hat den Vorteil, daß für den Drucktank sowie den Nachfülltank derselbe Drucksensor verwendet wird, wodurch eine höhere Genauigkeit erreichbar ist und Kosten für einen zusätzlichen Drucksensor gespart werden. Darüber hinaus treten in der Gas-Einlaßleitung keine dynamischen Leitungs- und/oder Filterdruckverluste auf, so daß ein stabiles Regelverhalten des Proportionalventils ohne Schwingungen erreicht wird.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Druck-Sollwert, solange die Verbindungsleitungen zwischen Nachfülltank und Drucktank geöffnet sind, in Abhängigkeit eines Differenzdrucksensors ermittelt, der zwischen der Gas-Einlaßleitung und der Fluid-Auslaßleitung des Drucktanks angeordnet ist. Durch die Verwendung eines Differenzdrucksensors zwischen der Gas-Einlaßleitung und der Fluid-Auslaßleitung des Drucktanks kann die sich beim Einfüllen ändernde Füllstandshöhe berücksichtigt und der Druck-Sollwert dementsprechend ausgeglichen werden. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz eines Differenzdrucksensors eine automatische Anzeige dafür, wann der Einfüllvorgang beendet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Einfüllen eines Fluids in einen eine Fluid-Auslaßleitung aufweisenden Drucktank aus einem höher liegenden Nachfülltank, der über eine Gas- Einlaßleitung und eine Fluid-Einfüllleitung mit dem Drucktank verbunden ist, gelöst, bei der die Vorrichtung ein Proportionalventil in der Gas-Einlaßleitung zum Einleiten eines unter Druck stehenden Gases in den Drucktank, ein erstes Ventil, das zwischen dem Proportionalventil und dem Drucktank angeordnet ist, ein zweites Ventil, das zwischen dem Proportionalventil und dem Nachfülltank angeordnet ist, und ein drittes Ventil, das in der Fluid- Einfüllleitung angeordnet ist, aufweist.

Durch die obige Vorrichtung wird wiederum ermöglicht, daß der Druck innerhalb eines Nachfülltanks auf denselben Druck gebracht wird wie der Druck in dem Drucktank, ohne dabei den Druck im Drucktank zu beeinflussen. Anschließend kann eine Verbindung zwischen dem Nachfülltank und dem Drucktank hergestellt werden, so daß das in einem Nachfülltank befindliche Fluid aufgrund einer hydrostatischen Druckdifferenz in den Drucktank fließt, ohne die Gas-Druckverhältnisse im Drucktank zu verändern. Es ergeben sich wiederum auch die schon zum Verfahren genannten Vorteile.

Vorzugsweise ist in der Fluid-Auslaßleitung des Drucktanks ein erster Drucksensor vorgesehen, der mit einer Steuereinheit in Verbindung steht, die anhand der Meßergebnisse des ersten Drucksensors einen Druck-Sollwert für das Proportionalventil ermittelt. Hierdurch wird, wie schon oben ausgeführt, eine Anpassung des Systems an veränderliche Störgrößen, wie beispielsweise Tankfüllstand und Filterdruckverluste, ermöglicht. Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen zweiten Drucksensor auf, der in der Gas-Einlaßleitung angeordnet ist, um einen Druck-Istwert für eine Regelung des Proportionalventils vorzusehen, der nicht durch dynamische Leitungs- und Filterdruckverluste beeinflußt wird.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Differenzdrucksensor zwischen der Gas-Einlaßleitung und der Fluid-Auslaßleitung auf, um während des Einfüllens des Fluids in den Drucktank eine automatische Anpassung der Systemparameter an die sich ändernde Tankfüllhöhe zu ermöglichen.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Nachfülltank über Kupplungselemente mit der Gas-Einlaßleitung und der Fluid- Nachfüllleitung verbindbar. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Nachfülltank entfernt vom Drucktank befüllt wird, und ferner kann der Nachfülltank für die sequentielle Befüllung mehrerer Drucktanks verwendet werden. Dabei weisen die Kupplungselemente vorteilhafterweise Sensoren auf, die eine automatische Anzeige vorsehen, wann die Kupplungselemente geschlossen sind. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die zweiten und dritten Ventile durch Lösen der Kupplungselemente automatisch schließbar, um das System des Drucktanks nicht zu beeinträchtigen, falls fälschlicherweise die Kupplungselemente gelöst werden. Vorzugsweise sind die Kupplungselemente Schnellkupplungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einfüllen eines Fluids in einen Drucktank;

Fig. 2 eine alternative Form der Vorrichtung zum Einfüllen eines Fluids in einen Drucktank;

Fig. 3 ein Fließdiagramm für den Ablauf eines Nachfüllvorgangs.

Fig. 1 zeigt ein Belackungssystem 1 für CDs. Das Belackungssystem 1 weist einen Drucktank 4 mit einer Gas-Einlaßleitung 5, einer Fluid-Auslaßleitung 6 sowie einer Fluid-Einfüllleitung 7 auf. Die Gas-Einlaßleitung 5 öffnet sich zu einem oberen Bereich des Drucktanks 4, während sich die Fluid-Auslaßleitung 6 und die Fluid-Einfüllleitung 7 in einen unteren Bereich des Drucktanks erstrecken und zu diesem geöffnet sind. Der Drucktank 4 ist teilweise mit einem Lack 8 für die Belackung der CDs gefüllt. Aufgrund des Gewichts des Lacks 8 füllt dieser einen unteren Bereich des Drucktanks 4 aus. In dem über dem Lack 8 befindlichen Bereich befindet sich ein unter Druck stehendes Gas 10, wie beispielsweise Stickstoff 10.

Der Stickstoff 10 wird von einer Stickstoffversorgung 12, die mit der Einlaßleitung 5 in Verbindung steht, in den Drucktank 4 eingefüllt. In der Einlaßleitung 5 befindet sich zwischen der Stickstoffversorgung 12 und dem Drucktank 4 eine Ventileinheit 14 mit einem Proportionalventil 15 und einem internen Drucksensor 16, der zwischen dem Proportionalventil 15 und dem Drucktank 4 angeordnet ist.

Zwischen dem Ventilelement 14 und dem Drucktank 4 ist in der Gas-Einlaßleitung 5 ein Ventil 17 zum Schließen bzw. Öffnen der Gas-Einlaßleitung 5 vorgesehen.

Benachbart zu der Oberseite des Drucktanks 4 ist ein Differentialdrucksensor 18 zwischen der Einlaßleitung 5 und der Auslaßleitung 6 vorgesehen, der in der Lage ist, die Druckdifferenz zwischen den beiden Leitungen zu messen.

In der Auslaßleitung 6 ist vom Drucktank 4 aus gesehen hinter dem Differentialdrucksensor 18 ein Filter 22 sowie ein mit der Auslaßleitung 6 in Verbindung stehender Drucksensor 24 und ein Auslaßventil 26 angeordnet. Hinter dem Ventil 26 (vom Drucktank 4 aus gesehen) öffnet sich die Auslaßleitung 6 zu einer Belackungsstation 28, in der CDs bei geöffnetem Ventil 26 mit dem Lack 8 beaufschlagt werden.

In der Gas-Einlaßleitung 5 ist ein weiteres Ventil 30 vorgesehen, welches als ein Ein-/Zwei-Wegeventil ausgebildet ist und welches sich nicht auf einer direkten Verbindung zwischen der Ventileinheit 14 und dem Drucktank 4 befindet. Vielmehr befindet sich das Ventil 30 in einem Teil der Gas-Einlaßleitung 5, der in einem Kupplungselement 32 einer Schnellkupplung endet. Das Ventil 30 ist in der Lage, entweder das Kupplungsende 32 der Gas-Einlaßleitung 5 mit der Ventileinheit 14 zu verbinden, oder diese Verbindung zu schließen und das Kupplungsende 32 der Gas-Einlaßleitung 5 mit Atmosphäre zu verbinden.

Über die Schnellkupplung 32 ist eine Verbindungsleitung 35 an die Gas-Einlaßleitung 5 ankoppelbar, welche mit einem Nachfülltank 36 in Verbindung steht. Der Nachfülltank 36 ist mit Lack 8 befüllt und kann über die Gas-Einlaßleitung 5 und die Verbindungsleitung 35 mit unter Druck stehendem Gas 10 beaufschlagt werden, wobei sich die Verbindungsleitung 35 in einen oberen Bereich des Nachfülltanks 36 öffnet.

Der Nachfülltank 36 befindet sich auf einem Rollwagen 38 und ist mit diesem transportierbar. Der Nachfülltank 36 liegt höher als der Drucktank 4.

Der Nachfülltank 36 besitzt eine Fluid-Auslaßleitung 40, die in einem Kupplungselement einer Schnellkupplung 42 endet und über die Schnellkupplung 42 mit einem vom Drucktank 4 entfernten Ende der Fluid-Einfüllleitung 7 verbindbar ist. Zwischen der Schnellkupplung 42 und dem Drucktank 4 ist in der Fluid-Einfüllleitung 7 ein Ventil 44 zum Öffnen und Schließen der Fluid-Einfüllleitung 7 vorgesehen.

Das Belackungssystem 1 weist eine Steuereinheit 45 auf, die mit unterschiedlichen Komponenten des Belackungssystems 1 in Verbindung steht und mit diesen kommuniziert. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 1 mehrere mit SW bezeichnete Blöcke vorgesehen, welche jeweils die Steuereinheit 45 repräsentieren.

Der Rollwagen 38 ist über eine Schnellkupplung 47 elektrisch mit der Steuereinheit 45 verbindbar, um eine Anzeige vorzusehen, wann der Nachfülltank 36 ordnungsgemäß an das Belackungssystem 1 angekoppelt ist.

Ein Eingabeterminal 48 für die Steuereinheit 45 ist vorgesehen, um beispielsweise einen Druck-Sollwert eingeben zu können.

Die Steuereinheit 45 steht mit dem internen Drucksensor 16 der Ventileinheit 14 in Verbindung und empfängt von ihn den in der Gas-Einlaßleitung 5 gemessen Druck pint. Vom Differenzdrucksensor 18 empfängt die Steuereinheit 45 einen Differenzdruckwert Δp aufgrund der gemessenen Druckdifferenz zwischen der Gas-Einlaßleitung 5 und der Auslaßleitung 6. Vom Drucksensor 24 empfängt die Steuereinheit 45 einen in der Auslaßleitung 6 gemessenen Druckwert pext.

Aus den gemessenen Druckwerten sowie dem über den Eingabeterminal 48 vorgegebenen Druck-Sollwert ermittelt die Steuereinheit 45 einen korrigierten Druck-Sollwert psoll,korr, den sie an das Proportionalventil 15 der Ventileinheit 14 zur Regelung des Drucks in der Gas-Einlaßleitung 5 weiterleitet. Der in der Gas-Einlaßleitung 5 gemessene Druck pint wird vom Drucksensor 16 auch als Ist-Druck zum Proportionalventil 15 für die Regelung desselben weitergeleitet.

Die Steuereinheit 45 steuert über geeignete Verbindungen das Öffnen und Schließen der Ventile 17, 26, 30 und 44.

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch ein Belackungssystem 1 für CDs. In Fig. 2 werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1, um gleiche oder äquivalente Bauteile zu bezeichnen.

Um Wiederholungen zu vermeiden, werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 nur Unterschiede zwischen den beiden Figuren beschrieben.

Statt eines Ein-/Zwei-Wegeventils 30, wie es in Fig. 1 vorgesehen ist, werden bei dem System in Fig. 2 zwei getrennte Ventile 50, 51 verwendet, die wechselseitig geschaltet werden, um den Kupplungsendteil 32 der Gas-Einlaßleitung 5 über das Ventil 50 mit dem Rest der Gas-Einlaßleitung 5 zu verbinden oder über das Ventil 51 zur Atmosphäre zu entlüften.

Die Steuereinheit 45 weist einen Eingabeteil 54 auf, in den Druckwerte des internen Drucksensors 16, des Differenzdrucksensors 18 und des Drucksensors 24 eingespeist werden. Die Steuereinheit 45 weist ferner eine Prozessoreinheit 55 auf, in der unterschiedliche Steuerparameter berechnet werden. Über eine Ausgabeeinheit 56 steuert die Steuereinheit 45 das Öffnen und Schließen der unterschiedlichen Ventile 17, 26, 44, 50 und 51. Ferner wird über die Steuereinheit 54 der Ventileinheit 14, insbesondere dem Proportionalventil 15 ein Druck-Sollwert psoll,korr vorgegeben, der anhand der eingespeisten Druckwerte des internen Drucksensors 16, des Differenzdrucksensors 18 und des Drucksensors 24 ermittelt wird.

Anhand des Fließdiagramms gemäß Fig. 3 wird nachfolgend der Betrieb des Belackungssystems 1 beschrieben. In einer durch den Block 60 dargestellten Ausgangsstellung des Systems ist das Ventil 44 geschlossen und (vgl. Fig. 1) das Ventil 30 in einer solchen Stellung, daß das Kupplungsende 32 der Gas-Einlaßleitung 5 zur Atmosphäre geöffnet, jedoch gegenüber der Ventileinheit 14 geschlossen ist, bzw. (vgl. Fig. 2) das Ventil 50 geschlossen und das Ventil 51 geöffnet. Der Nachfülltank 36 ist nicht an das Belackungssystem 1 angeschlossen. Das Ventil 17 ist geöffnet, und es erfolgt eine Belackung der in der Belackungsstation 28 befindlichen CDs über Öffnen und Schließen des Ventils 26, wobei der in dem Drucktank 4 befindliche Lack durch den Druck im Drucktank 4 zu der Belackungsstation 28 gedrückt wird.

Wenn festgestellt wird, daß das Niveau des Lacks 8 in dem Drucktank 4 auf ein Niveau abgefallen ist, welches ein Nachfüllen des Lacks 8 erfordert, wird im Block 62 ein mit Lack 8 befüllter Nachfülltank 36 über die Schnellkupplungen 32, 42 mit den Enden der Gas-Einlaßleitung 5 und der Fluid-Einfüllleitung 7 verbunden. Die Schnellkupplungen 32, 42 sind dabei mit kapazitiven Sensoren versehen, um sofort eine Anzeige vorzusehen und ggf. ein Schließen der Ventile 30 bzw. 50 und 44 vorzusehen, falls die Schnellkupplungen fälschlicherweise abgekuppelt werden.

Anschließend wird in einem Block 64 das Ventil 17 geschlossen, so daß der Drucktank 4 gegenüber der Ventileinheit 14 isoliert ist. Gleichzeitig wird innerhalb der Steuereinheit 45 die Ermittlung des korrigierten Druck-Sollwerts psoll,korr unterbrochen und der Eingabeterminal 48 gesperrt, um eine Eingabe eines veränderten Druck-Sollwertes zu verhindern. Der Druck im Drucktank 4 bleibt trotz unterbrochener Gas-Versorgung erhalten, ohne daß zu diesem Zeitpunkt eine Nachregelung möglich ist. Die Belackungsvorgänge von CDs in der Belackungsstation 28 werden trotzdem fortgesetzt, da der Druck im Drucktank erst nach ca. fünfzig Dispenszyklen derart absinkt, daß eine Nachregelung notwendig wäre.

Im Block 66 wird (vgl. Fig. 1) das Ventil 30 bzw. (vgl. Fig. 2) das Ventil 50 geöffnet und das Ventil 51 geschlossen, um eine Verbindung zwischen der Ventileinheit 14 und dem Nachfülltank 36 über die Gas-Einlaßleitung 5 und die Verbindungsleitung 35 vorzusehen. Anschließend wird der Druck im Nachfülltank 36 auf den zuletzt, vor dem Schließen des Ventils 17 ermittelten Druck-Sollwert psoll,korr geregelt.

Wenn dieser Druck erreicht ist, wird das Ventil 17 im Block 68 wieder geöffnet. Nun erfolgt eine gleichzeitige Regelung des Drucks im Drucktank 4 und im Nachfülltank 36 über die Ventileinheit 14. Minimale Druckdifferenzen, die sich dadurch ergeben, daß keine Nachregelung des Drucks im Drucktank 4 erfolgte, solange das Ventil 17 geschlossen war, werden ausgeglichen, ohne das System zu beeinflussen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ermittlung eines korrigierten Druck-Sollwerts psoll,korr wieder aufgenommen.

Anschließend wird im Block 70 das Ventil 44 in der Fluid-Einfüllleitung 7 geöffnet. Aufgrund der hydrostatischen Druckdifferenz zwischen dem Lack 8 im Nachfülltank 36 und dem Lack 8 im Drucktank 4 fließt der Lack 8 von dem Nachfülltank 36 in den Drucktank 4. Aufgrund der sich dabei ändernden Füllhöhe des Lacks 8 im Drucktank 4 wird der korrigierte Druck-Sollwert während dieser Phase nur in Abhängigkeit von den Meßergebnissen des Differenzdrucksensors 18 ermittelt, da dieser eine sensible Anzeige für die sich ändernde Tank-Füllhöhe vorsieht. Somit kann das System an die sich ändernde Tank-Füllhöhe angepaßt werden.

In einem Block 72 wird anhand der Meßergebnisse vom Differenzdrucksensor 18 das Ende des Befüllvorgangs ermittelt. Das Ende des Befüllvorgangs wird dadurch erkannt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:



d(Δp)/dt = 0.

Das heißt, daß die Änderung des Differenzdrucks am Differenzdrucksensor Null wird, was anzeigt, daß kein Lack mehr nachfließt und sich somit keine Füllstandsänderung mehr ergibt.

Wenn festgestellt wird, daß das Tankfüllende noch nicht erreicht ist, wird im Block 74 das Ventil 44 weiter offen gehalten und der korrigierte Druck-Sollwert psoll,korr wird weiterhin über den Differenzdruck Δp angepaßt. Solange das Tankfüllende nicht erreicht ist, wird dieser Zustand beibehalten. Falls das Tankfüllende nicht innerhalb einer bestimmten Zeitperiode erreicht wird, die länger ist als eine normale Zeitdauer für einen Befüllvorgang, kann das System ein Warnsignal abgeben, wodurch ein Fehler beim Befüllen des Drucktanks 4 angezeigt wird.

Wenn das Tankfüllende innerhalb der Zeitperiode erreicht wird, wird in einem Block 76 das Ventil 44 geschlossen. Anschließend wird im Block 78 zunächst das Ventil 17 geschlossen und dann entweder das Ein-/Zwei-Wegeventil 30 (gemäß Fig. 1) auf Entlüften gestellt oder (gemäß Fig. 2) das Ventil 50 geschlossen und das Ventil 51 geöffnet. Das Ventil 17 sollte während dieser Umstellung geschlossen sein, um ggf. auftretende Druckstöße innerhalb der Gas-Einlaßleitung 5 gegenüber dem Drucktank 4 zu isolieren. Gegebenenfalls muß nach der Umstellung des Ventils 30 bzw. der Ventile 50 und 51 der Druck innerhalb der Gas-Einlaßleitung 5 nachgeregelt werden. Nachfolgend wird das Ventil 17 wieder geöffnet, und die Steuereinheit 45 geht wieder auf die normale Ermittlung des korrigierten Sollwerts psoll,korr über.

Abschließend wird im Block 80 der Nachfülltank 36 abgekoppelt.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise ist es nicht notwendig, daß der Nachfülltank 36 abkoppelbar ist, vielmehr könnte er auch stationär vorgesehen sein und fest mit der Gas-Einlaßleitung 5 bzw. der Fluid- Einfüllleitung 7 verbunden sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Einfüllen eines Fluids (8) in einen eine Fluid-Auslaßleitung (6) aufweisenden Drucktank (4) aus einem höher liegenden Nachfülltank (36), der über eine Gas-Einlaßleitung (5) und eine Fluid- Einfüllleitung (7) mit dem Drucktank (4) verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten:
    1. - Regeln des Drucks im Drucktank (4) über ein in der Gas-Einlaßleitung (5) des Drucktanks (4) befindliches Proportionalventil (15), während die Verbindungsleitungen (5, 7) zum Nachfülltank (36) geschlossen sind;
    2. - Regeln des Drucks im Nachfülltank (36) auf den Druck im Drucktank (4); und
    3. - Öffnen der Verbindungsleitungen (5, 7) zwischen Nachfülltank (36) und Drucktank (4).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schließen der Gas- Einlaßleitung (5) zwischen dem Proportionalventil (15) und dem Drucktank (4) vor dem Regeln des Drucks im Nachfülltank (36).
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Drucks im Nachfülltank (36) über das Proportionalventil (15) erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Drucktank (4) auf einen Druck-Sollwert (psoll,korr) geregelt wird, der in Abhängigkeit von Meßergebnissen eines ersten, in der Fluid-Auslaßleitung (6) des Drucktanks (4) angeordneten Drucksensors (24) ermittelt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- Sollwert (psoll,korr) nicht geändert wird, solange die Gas-Einlaßleitung (5) zwischen Proportionalventil (15) und Drucktank (4) geschlossen ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Sollwert (psoll,korr), solange die Verbindungsleitungen zwischen Nachfülltank (36) und Drucktank (4) geöffnet sind, in Abhängigkeit der Meßergebnisse eines Differenzdrucksensors (18) ermittelt wird, der zwischen der Gas-Einlaßleitung (5) und der Fluid-Auslaßleitung (6) des Drucktanks (4) angeordnet ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Messen des Drucks in der Gas-Einlaßleitung (5).
  8. 8. Vorrichtung zum Einfüllen eines Fluids (8) in einen eine Fluid-Auslaßleitung (6) aufweisenden Drucktank (4) aus einem höher liegenden Nachfülltank (36), der über eine Gas-Einlaßleitung (5) und eine Fluid-Einfüllleitung (7) mit dem Drucktank (4) verbunden ist, mit
    1. - einem Proportionalventil (15) in der Gas-Einlaßleitung (5) zum Einleiten eines unter Druck stehenden Gases (10) in den Drucktank (4);
    2. - einem ersten Ventil (17), das zwischen dem Proportionalventil (15) und dem Drucktank (4) angeordnet ist;
    3. - einem zweiten Ventil (30; 50), das zwischen dem Proportionalventil (15) und dem Nachfülltank (36) angeordnet ist; und
    4. - einem dritten Ventil (44), das in der Fluid-Einfüllleitung (7) angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Drucksensor (24) in der Fluid-Auslaßleitung (6) des Drucktanks (4), der mit einer Steuereinheit (45) in Verbindung steht, die anhand der Meßergebnisse des ersten Drucksensors (24) einen Druck-Sollwert (psoll,korr) für das Proportionalventil (15) ermittelt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen zweiten Drucksensor (16), der in der Gas-Einlaßleitung (5) angeordnet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen Differenzdrucksensor (18), der zwischen der Gas-Einlaßleitung (5) und der Fluid-Auslaßleitung (6) angeordnet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfülltank (36) über Kupplungselemente (32, 42) mit der Gas-Einlaßleitung (5) und der Fluid-Nachfüllleitung (7) verbindbar ist.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (32, 42) Sensoren aufweisen.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Ventile (30; 50, 44) durch Lösen der Kupplungselemente (32, 42) automatisch schließbar sind.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (32, 42) Schnellkupplungen sind.






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