DE19706869A1 - Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien, Chemieabfälle und dergleichen in Behältern von Tankwagen, insbesondere Saugtankwagen - Google Patents
Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien, Chemieabfälle und dergleichen in Behältern von Tankwagen, insbesondere SaugtankwagenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen
von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien, Chemieabfälle u. dgl. in
Behältern von Tankwagen bei denen es sich insbesondere auch um
Saugtankwagen handeln kann.
Bei derartigen Tankwagen ist es bekannt die Füllstandshöhe in seitlich am
Tank angebrachten Schaugläsern anzuzeigen wobei es auch üblich ist bei
bestimmter Tankgröße eine der Füllstandshöhe entsprechende Füllmenge am
Schauglas skalenmäßig darzustellen. Bei Tankwagen ist keinesfalls die Lage
des Behälters gegenüber der Horizontalen immer gleich, sondern weicht je
nach Stellung im Gelände infolge Neigung des Fahrzeuges mehr oder weniger
von der horizontalen Ebene ab. Somit stimmt die tatsächliche Füllmenge mit
der Anzeige nicht überein, was auch bei Schwimmeranzeigen zutrifft.
Aus der DE 38 34 986 C2 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erfassen
des Füllvolumens von Behältern bekannt, wobei es sich jedoch um fest
installierte Behälter handelt, die durch Bodensenkung oder bei unterirdischer
Anordnung durch Änderung des Grundwasserspiegels ihre Lage verändern
oder aber bereits während der Montage eine nicht beabsichtigte Neigungslage
erfahren haben. Um nun unabhängig von der Neigungslage des Behälters das
Füllvolumen in solchen Behältern exakt bestimmen zu können, weist die
bekannte Meßvorrichtung ein Schwimmersystem auf, bei dem eine elektrisch
leitfähige, konvex gewölbte mit Schwimmkörpern versehene Hülse auf einem
in den Behälter einragenden Führungsrohr gleitend bewegbar ist. Dieses
Schwimmersystem paßt sich selbständig jeder Neigung des Behälters und
damit dem Flüssigkeitsspiegel an, ohne daß die Meßeinrichtung pendelnd
aufgehängt werden müßte. Im Inneren des Führungsrohres sind Profilleisten
angeordnet welche der Führung eines Schlittens dienen, der selbst
Magnetpaare aufweist, die mit den Magnetpaaren der mit den
Schwimmkörpern verbundenen Hülse zusammenwirken, durch Kontakte mit
elektrischen Widerstandsbändern den Füllstand des Behälters meßtechnisch
kontinuierlich ermitteln und in einem Anzeigesystem linearisiert und
dargestellt werden. Eine derartige Meßvorrichtung ist zum Einsatz in
Tankwagen völlig ungeeignet, da es insbesondere bei niedrigem Füllstand
durch plötzliches Verzögern des Fahrzeuges infolge Bremsens zum Schwappen
der Flüssigkeit kommt, so daß infolge von Massenträgheitskräften das
Führungsrohr zumindest verformt, wenn nicht gar abgerissen wird. In beiden
Fällen ist jedenfalls eine exakte Füllstands- bzw. Füllmengenmessung nicht
mehr gewährleistet.
Die aus der DE 40 40 897 C2 ersichtliche Anordnung zum Messen des
Ölstandes in der Ölwanne des Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors
umfaßt ein mit einem Winkelmeßgerät kombiniertes Ölstandsmeßgerät.
Dabei soll das Ölstandsmeßgerät aus einem als Sensor dienenden Meßfühler
wie beispielsweise einem Tauchrohrgeber bestehen, während das
Winkelmeßgerät ein Steigungs-Neigungs-Anzeigegerät sein kann. Dabei soll
das Ölstandsmeßgerät außerhalb und mit Abstand zur Ölwanne vorgesehen
und mit dieser durch eine Ölleitung verbunden sein. Eine derartige
Füllstandsanzeige ist für alle Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen ungeeignet,
weil diese Feststoffanteile die Verbindungsleitung zum eigentlichen
Ölstandsmeßgerät zu setzen kann.
Zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern ist aus
der DE 44 12 479 A1 eine Vorrichtung mit Mitteln zum Absenken und
Eintauchen der Meßgeräte bekannt, wobei an dem Absenk- und
Eintauchmittel ein hydrostatischer Druckaufnehmer und ein den Absenkweg
erfassendes Meßmittel angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung ist für den
Einsatz in Tankwagen ebenfalls ungeeignet, weil bei dieser bekannten
Vorrichtung die Messung erst nach Füllen des Behälters vorgenommen wird
und nicht kontinuierlich während der Befüllung des Behälters erfolgen kann.
Bei dem aus der DE 44 17 399 C1 ersichtlichen Verfahren zur
Füllstandsbestimmung bei Schlammsaugfahrzeugen ist die Problematik der
Füllmengenmessung bei nicht ebener Aufstandsfläche des Fahrzeuges
angesprochen weshalb mit einer mit dem Saugdrucktank verbindbaren
Vakuumpumpe und/oder einer Luftdruckpumpe bei jedem Meßvorgang der
angeschlossene Saugdrucktank bis zu einem vorgegebenen Unterdruck
evakuiert oder unter einen vorbestimmten Luftüberdruck gesetzt wird. Danach
erfolgt ein Luftaustausch mit der Atmosphäre oder einem unter einem
abweichenden Anfangsluftdruck stehenden Referenzbehälter. Aus diesem
ausgetauschten Luftvolumen in Verbindung mit dem sich einstellenden
Luftdruck nach dem Luftaustausch wird das freie Restvolumen im
Saugdrucktank ermittelt und aus der Differenz zum bekannten Gesamtvolumen
des Saugdrucktanks dessen jeweiliges Füllvolumen bestimmt. Auch bei dieser
Lösung ist eine exakte Meßung erst nach Befüllung oder Teilentleerung des
Tanks möglich. Außerdem ist diese Füllstandsmessung ausschließlich an
Saugtankwagen möglich und läßt sich nicht zur Füllstandsmessung bei
normalen Tankwagen heranziehen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen
von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen bei Tankwagen zu schaffen, bei
welcher die Messungen unabhängig von der Neigung der Aufstellfläche des
Tankwagens kontinuierlich erfolgen können. Diese Aufgabe ist mit den im
Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dabei lassen sich die
Druckmeßzellen sowohl zur Ermittlung des hydrostatischen Druckes als auch
des Über- bzw. Unterdrucks heranziehen, wobei die daraus resultierenden
Meßdaten mit den Meßdaten einer am Behälter angeordneten
Neigungsmeßeinrichtung rechnerisch zur Ermittlung der Füllmenge verknüpft
und zur Anzeige gebracht werden. Durch die Ermittlung des hydrostatischen
Druckes ist es unerheblich ob die zu messenden Flüssigkeiten mehr oder
weniger Feststoffanteile enthalten und es läßt sich eine
Neigungsmeßeinrichtung verwenden, die mit der Flüssigkeit überhaupt nicht
in Berührung zu kommen braucht. Dabei wird als Druckmeßzelle vorteilhaft
eine Differenzdruckmeßzelle an der tiefsten Stelle des Behälters
angeschlossen, die einerseits den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit mißt
und andererseits den beim Füll- und Entleerungsvorgang überlagernden Unter- oder
Überdruck intern subtrahiert. Der somit verbleibende Meßwert gibt die
Flüssigkeitshöhe an und wird in Form elektrischer Daten an den Rechner
übermittelt. Bei dem als Neigungsmeßeinrichtung eingesetzten Gerät kann es
sich vorteilhaft um einen mit einem lotrechten Pendel als Impulsgeber
versehener Drehwinkelgeber handeln. Allerdings ist es auch möglich als
Neigungsmeßeinrichtung ein schwerkraftabhängiges, kapazitives
Neigungsmeßsystem einzusetzen. Diese Geräte können an jeder beliebigen
Stelle des Behälters vorteilhaft jedoch zum Schutz gegen Beschädigungen an
der Unterseite des tankartigen Behälters angeordnet sein.
Zur genauen Füllmengenermittlung bei Flüssigkeiten, deren Dichte von der des
Wassers abweicht, mag vorteilhaft im Behälter ein Schwimmer mit einem
Hebelgestänge eingebaut sein, das mit einer Kraftmeßeinrichtung zur
Ermittlung der Flüssigkeitsdichte gekoppelt ist. Auch diese von der
Kraftmeßeinrichtung abgegebenen Daten werden mit den zuvor genannten
Meßwerten rechnerisch verknüpft, so daß infolge eines in den Rechner
entsprechend eingegebenen Programms die tatsächliche Füllmenge aus den
einfließenden Daten ermittelt und angezeigt wird.
Schließlich ist es auch nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der
Erfindung möglich das Gesamtgewicht der Füllmenge zu ermitteln, indem an
den Auflagerstellen des Behälters am Chassis des Tankwagens Kraftaufnehmer
zur Ermittlung des Gewichtes der Füllmenge angeordnet sind. Als Anzeige für
die Daten und die Füllmenge läßt sich sowohl ein vom Rechner gespeister
Monitor oder ein Drucker einsetzen, wobei Drucker und Monitor miteinander
kombiniert werden können, so daß außer einer optischen Anzeige auch eine
schriftliche Anzeige erfolgt. Es ist auch möglich die Daten über ein Modem an
eine Zentralstelle zu übertragen.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert:
Der aus der Zeichnung ersichtliche zylindrische Behälter 10 wird von einem leicht geneigt auf dem Chassis 11 eines Lastkraftwagens montierten Kessel gebildet. Die Stirnwand 12 des Behälters 10 ist als konvex gewölbter Kesselboden ausgebildet und beispielsweise durch Verschweißen fest mit dem rohrförmigen Körper des Behälters 10 verbunden. Am rückwärtigen Ende des Behälters 10 ist dieser durch einen zu öffnenden Deckel 13 verschlossen. An diesem Deckel 13 befinden sich durch Schieber zu verschließende bzw. zu öffnende Schlauchanschlüsse 14, mittels welcher der Behälter 10 befüllt oder entleert werden kann. Den Auflagerstellen zur Verbindung des Behälters 10 mit dem Chassis 11 des Lastkraftwagens sind Kraftaufnehmer 15 beigegeben, durch welche sich das Gewicht der Füllung des Behälters 10 feststellen läßt. Der Behälter 10 kann dabei über eine dem Lastkraftwagen beigegebene, jedoch nicht dargestellte Pumpe mit Flüssigkeit befüllt werden, wobei es sich beispielsweise um Fäkalien, Chemieabfälle od. dgl. handeln kann. Dabei ist es von Bedeutung zu wissen, welche Füllmenge sich im Behälter befindet um eventuell Zuladungen bzw. Abschlagmengen genau vorbestimmen zu können. Zur Bestimmung des Füllstandes im Behälter 10 ist vorteilhaft an dessen tiefstem Punkt, der sich bei dem dargestellten Behälter an dessen hinterem Ende im Bereich des Deckels 13 befindet, eine Differenzdruckmeßzelle 16 angeschlossen mit welcher sich der hydrostatische Druck der Flüssigkeit ebenso wie der entstehende Über- bzw. Unterdruck im Behälter messen läßt, wodurch ziemlich exakte Rückschlüsse auf die Füllstandshöhe und damit die Füllmenge des Behälters 10 gezogen werden können.
Der aus der Zeichnung ersichtliche zylindrische Behälter 10 wird von einem leicht geneigt auf dem Chassis 11 eines Lastkraftwagens montierten Kessel gebildet. Die Stirnwand 12 des Behälters 10 ist als konvex gewölbter Kesselboden ausgebildet und beispielsweise durch Verschweißen fest mit dem rohrförmigen Körper des Behälters 10 verbunden. Am rückwärtigen Ende des Behälters 10 ist dieser durch einen zu öffnenden Deckel 13 verschlossen. An diesem Deckel 13 befinden sich durch Schieber zu verschließende bzw. zu öffnende Schlauchanschlüsse 14, mittels welcher der Behälter 10 befüllt oder entleert werden kann. Den Auflagerstellen zur Verbindung des Behälters 10 mit dem Chassis 11 des Lastkraftwagens sind Kraftaufnehmer 15 beigegeben, durch welche sich das Gewicht der Füllung des Behälters 10 feststellen läßt. Der Behälter 10 kann dabei über eine dem Lastkraftwagen beigegebene, jedoch nicht dargestellte Pumpe mit Flüssigkeit befüllt werden, wobei es sich beispielsweise um Fäkalien, Chemieabfälle od. dgl. handeln kann. Dabei ist es von Bedeutung zu wissen, welche Füllmenge sich im Behälter befindet um eventuell Zuladungen bzw. Abschlagmengen genau vorbestimmen zu können. Zur Bestimmung des Füllstandes im Behälter 10 ist vorteilhaft an dessen tiefstem Punkt, der sich bei dem dargestellten Behälter an dessen hinterem Ende im Bereich des Deckels 13 befindet, eine Differenzdruckmeßzelle 16 angeschlossen mit welcher sich der hydrostatische Druck der Flüssigkeit ebenso wie der entstehende Über- bzw. Unterdruck im Behälter messen läßt, wodurch ziemlich exakte Rückschlüsse auf die Füllstandshöhe und damit die Füllmenge des Behälters 10 gezogen werden können.
Allerdings ist die Aufstandsfläche des Lastkraftwagens in den meisten Fällen
nicht in einer horizontalen Ebene liegend sondern verläuft in aller Regel
zweidimensional geneigt. Um der jeweiligen Neigungslage des Behälters 10
Rechnung zu tragen ist an dessen Unterseite eine Neigungsmeßeinrichtung 17
angeordnet bei der es sich um ein im Handel erhältliches Gerät handeln kann,
das beispielsweise als ein mit einem lotrechten Pendel als Impulsgeber
versehener Drehwinkelgeber ausgebildet sein kann oder auch als
schwerkraftabhängiges, kapazitives Neigungsmeßsystem od. dgl. ausgebildet
sein mag. Sowohl die in der Differenzdruckmeßzelle 16 als auch in der
Neigungsmeßeinrichtung 17 anfallenden Daten können über nicht dargestellte
Leitungen einem Rechner 18 zugeführt werden in welchem die Daten zur
Bestimmung der Füllmenge verknüpft und auf einem Monitor 19 angezeigt
werden können. Diese Füllmengenmessung ist exakt, solange es sich um eine
Flüssigkeit mit bekannter Dichte handelt, deren Parameter in den Rechner 18
eingegeben ist. Da jedoch nicht sichergestellt werden kann, daß die Dichte
der in den Behälter 10 eingefüllten Flüssigkeit bekannt ist, besitzt der
Behälter 10 einen Schwimmer 20, der über ein Hebelgestänge 21 entweder auf
einen Drehwinkelmesser 22 oder aber auf eine Kraftmeßeinrichtung 23
einwirkt, wobei die dort gemessenen Daten ebenfalls über nicht dargestellte
Leitungen dem Rechner 18 zugeführt werden, so daß der Füllstand exakt,
durch den tatsächlichen Dichtewert korrigiert, angezeigt wird. Zusätzlich zum
Monitor 19 oder statt dessen kann dem Rechner ein Drucker 24 zugeordnet
sein, dem ein Füllstandsprotokoll entnehmbar ist.
Wie bereits erwähnt ist die dargestellte und vorbeschriebene Ausführung
lediglich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, die nicht allein
darauf beschränkt ist. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen
und Anwendungen möglich. So ist es beispielsweise denkbar die Einrichtung
zur Erfassung der Füllmengen auch bei solchen Behältern einzusetzen, bei
denen sich im Behälter eine verschiebbare Zwischenwand befindet, um im
hinteren Behälterteil Schlamm aufzunehmen, während im vorderen Behälterteil
Wasser enthalten sein kann. Dabei mag der verstellbaren Zwischenwand eine
Messeinrichtung zugeordnet sein, mit der die Stellung der Zwischenwand
ermittelbar ist und durch einen Meßwert dem Rechner ebenfalls zugeführt
werden kann um auch in diesem Fall eine exakte Füllstandsmessung sowohl im
vorderen als auch im hinteren Behälterbereich vornehmen zu können. Dabei
mag die Verstellung der Zwischenwand in einer Weise erfolgen, wie sie
beispielsweise durch die DE 27 46 199 A1 bekannt geworden ist. Alle in der
Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten, neuen
Merkmale sind erfindungswesentlich, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht
ausdrücklich beansprucht sind.
Bezugszeichenliste
10 Behälter
11 Chassis
12 Stirnwand
13 Deckel
14 Schlauchanschluß
15 Kraftaufnehmer
16 Differenzdruckmeßzelle
17 Neigungsmeßeinrichtung
18 Rechner
19 Monitor
20 Schwimmer
21 Hebelgestänge
22 Drehwinkelmesser
23 Kraftmeßeinrichtung
24 Drucker
11 Chassis
12 Stirnwand
13 Deckel
14 Schlauchanschluß
15 Kraftaufnehmer
16 Differenzdruckmeßzelle
17 Neigungsmeßeinrichtung
18 Rechner
19 Monitor
20 Schwimmer
21 Hebelgestänge
22 Drehwinkelmesser
23 Kraftmeßeinrichtung
24 Drucker
Claims (6)
1. Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit
Feststoffanteilen wie Fäkalien, Chemieabfälle u. dgl. in Behältern (10)
von Tankwagen, insbesondere Saugtankwagen, wobei dem Behälter (10)
Druckmeßzellen (16) zur Ermittlung des hydrostatischen Druckes der
Füllung und des Überdrucks bzw. Unterdrucks im Behälter zugeordnet
sind und die Druckmeßzellen (16) und eine Neigungsmeßeinrichtung
(17) zur Eingabe ihrer Meßdaten an einen Rechner (18) zur Ermittlung
der jeweiligen Füllmenge angeschlossen sind, wobei die Füllmenge auf
einer Anzeige (19, 24) ablesbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei als Druckmeßzelle eine
Differenzdruckmeßzelle (16) an der tiefsten Stelle des Behälters (10)
angeschlossen ist, die einerseits den hydrostatischen Druck der
Flüssigkeit und den beim Füllvorgang entstehenden Überdruck und
andererseits den bei der Leerung des Behälters entstehenden Unterdruck
mißt und in Form elektrischer Daten an den Rechner (18) übermittelt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Neigungsmesseinrichtung (17) ein mit einem lotrechten Pendel als
Impulsgeber versehener Drehwinkelgeber eingesetzt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Neigungsmeßeinrichtung (17) ein schwerkraftabhängiges, kapazitives
Neigungsmeßsystem eingesetzt ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Behälter (10) ein Schwimmer (20) mit einem
Hebelgestänge (21) eingebaut ist, das mit einer Kraftmeßeinrichtung
(23) zur Ermittlung der Flüssigkeitsdichte gekoppelt ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an den Auflagerstellen des Behälters (10) am
Chassis (11) Kraftaufnehmer (15) zur Ermittlung des Gewichtes der
Füllmenge befinden.
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DE19706869A DE19706869C2 (de) | 1996-03-14 | 1997-02-21 | Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien oder Chemieabfällen in Behältern von Tankwagen, insbesondere Saugtankwagen |
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- 1997-02-21 DE DE19706869A patent/DE19706869C2/de not_active Expired - Fee Related
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