DE2014765B2 - Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität mit wenigstens zwei Manometerrohren, die über eine Reihe von Manometersonden differentielle Drücke zwischen der Behälterdecke und zwei unteren verschiedenen Flüssigkeitsrohren ermitteln.

Ein solches Anzeigesystem wird insbesondere bei Tankbehältern, die zum Transport von flüssigen Substanzen, vorzugsweise von Erdölen dienen, verwendet. Dabei ist es unbedingt erforderlich, die Höhe der in dem jeweiligen Behälter befindlichen Flüssigkeit sowie die Flüssigkeitsdichte genau zu kennen.

Zur Messung der Flüssigkeitshöhe ist es bekannt, ein Rohr bis zum Boden des jeweiligen Behälters oder Tanks einzuführen und durch dieses Rohr ein Gas zu führen, das aus dem freien Ende des betreffenden Rohres austritt. Dabei mißt man dann den am oberen Rohrende sich entwickelnden Druck, der ein Maß der Druckhöhe bzw. manometrischen Höhe der in dem Tank befindlichen Flüssigkeit ist. Der gemessene Druck ist gleich dem Produkt aus Flüssigkeitshöhe und Dichte. Aus der US-PS 26 13 535 sowie aus »Control Engineering«, August 1958, S. 79, 80 ist ein Verfahren zur Messung der Dichte bzw. manometrischen Höhe einer in einem Tank befindlichen Flüssigkeit bekannt, bei dem wenigstens zwei Manometerrohre verwendet werden, die über eine Reihe von Manometersonden differentielle Drücke zwischen zwei verschieden tief in die Flüssigkeit eintauchenden Flüssigkeitsrohren messen. Dabei läßt sich aus der gemessenen Dichte die Höhe der Flüssigkeit bzw. aus der gemessenen Höhe die Dichte der Flüssigkeit errechnen. Dies ist jedoch für die Praxis sehr umständlich. Aus der FR-PS 14 93 638 ist ein Höhenanzeigesystem bekannt, das wenigstens ein Druckrohr mit einer sichtbaren Druckhöhenflüssigkeit, welche in Abhängigkeit von der Flüssigkeitshöhe in dem Tank oder Behälter veränderbar ist, und wenigstens ein Nomogramm enthält, das z. B. Kurven »gleicher Höhe« aufweist, die den Pegel bzw. die Höhe der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Flüssigkeit.sdichte in dem Behälter oder Tank und der Höhe der Druckflüssigkeit (manometrische Flüssigkeit) anzeigen. Dieses Nomogramm wird von einem durchsichtigen Träger getragen, der eine Relativverschiebung zwischen dem Nomogramm und dem Druckrohr in Abhängigkeit von der Dichte ermöglicht, und zwar zum Heranführen des Druckrohres an den Bereich des Nomogramms, der der betreffenden Dichte entspricht. Die Flüssigkeitshöhe in dem Behälter oder Tank ist durch diejenige Kurve gleicher Höhe gegeben, die mit der Höhe der Druckflüssigkeit zusammenfällt, oder genereller durch Interpolation der Werte, die den beiden am nächsten liegenden Kurven gleicher Höhe entsprechen.

Mit einem solchen, im folgenden beschriebenen System, das als »Höhenanzeigesystem mit verschiebbarem Nomogramm« bezeichnet wird, erhält man sehr genaue Meßergebnisse in dem Maße, wie die Dichte selbst genau bestimmt ist.

Die genaue Bestimmung der Dichte bringt jedoch eine Vielzahl von Problemen mit sich. Dabei zeigt sich, daß die Anzeigesysteme mit einem verschiebbaren Nomogramm, wie zuvor betrachtet, nicht völlig zufriedenstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anzeigesystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß sowohl die Dichte als auch die Höhe von in einem Tank befindlicher Flüssigkeit mit sehr guter Genauigkeit unmittelbar abgelesen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Anzeigegerät der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß in bezug auf die beiden Manometerrohre ein Anzeige-Nomogramm verschiebbar ist, auf welchem wenigstens zwei Reihen von den beiden Manometerrohren zugeordneten unterschiedlichen Kurven gleicher Höhe aufgezeichnet sind, daß jede Kurve in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte in dem jeweiligen Behälter Höhenänderungen der Manometerflüssigkeit für eine gegebene Behälterfüllhöhe anzeigt und daß die relative Position des Nomogramms und der Manometerrohre derart in bezug auf eine Dichteskala festgelegt ist, daß durch Verschieben des Nomogramms die abgelesenen Höhenwerte für die beiden Reinen von Kurven in Deckung bringbar sind und daß der durch die Dichteskala gekennzeichnete Dichtewert der genaue Dichtewert der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit ist.

So erhält man aufgrund einer Meßweise, bei der man die durch zwei Sätze von Kurven gleicher Höhe gegebenen Anzeigen zur Deckung bringt, gleichzeitig eine genaue Messung der Höhe und der Dichte, während bei dem bekannten Verfahren die Kenntnis der Dichte eine Voraussetzung für die Bestimmung der Höhe war.

Für die Inbetriebnahme eines verbesserten Anzeigesystems ist es nicht nur erforderlich, in jedem Tank eine Druckaufnahmeeinrichtung an der Oberseite und wenigstens zwei Druckaufnahmeeinrichtungen an zwei Höhenstellen des Tanks anzuordnen, sondern ein besonders genaues und sicheres Druckaufnahmesystem vorzusehen.

Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemäße Anzeigesystem mit einer Vorrichtung zur Fernmessung der Höhe bzw. des Volumens und der Dichte einer in

einem Behälter großer Kapazität enthaltenen Flüssigkeit verbunden. In eine solche Vorrichtung reicht ein Einführrohr mit seinem Ende zum Boden des Behälters hinab, ein weiteres Einführrohr mündet an der Decke des Behälters, zumindest noch ein weiteres Cinführrohr mündet an einer Stelle in der Mitte des Behälters, jedes Einführrohr wird von einer gemeinsamen Druckgasquelle über einen Abgabe-Mikroregler und eine statische Druckaufnahmekammer gespeist und die Druckaufnahmekammern, die verschiedenen Einführrohren zugeordnet sind, sind über ein Trennrelais an verschiedene Manometerrohre des Anzeigesystems angeschlossen.

An Hand von Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Fernmeßvorrichtung für ein Anzeigesystem gemäß der Erfindung;

Fig.2 zeigt schematisch ein Anzeigesystem gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung stellt eine Fernmeßvorrichtung zur Fernmessung der Eigenschaften der Füllung der verschiedenen Behälter Q, Ci, Ci eines Transportschiffes Fdar. !n Fig. I sind dabei nur die Einzelheiten des Meßsystems für den Behälter C\ veranschaulicht.

In den Behälter sind vier Einführrohre a, b, c, d eingeführt, und zwar bis zum Boden, bis zu einer Stelle nahe des Bodens in einer Höhe, die etwas unterhalb der maximalen Füllhöhe liegt, und bis zur Oberseite des Tanks Q.

Die verschiedenen Einführrohre sind über ein gemeinsames Sicherheitsventil 10 und über Mikroregler je vorgesehener Abgabekammer m_a, rrib, m_o rrid an eine Gasdruckquelle 5 angeschlossen. Die Aufgabe der Mikroregler besteht darin, den Abgabefluß konstant zu halten, und zwar unabhängig vom Speisedruck und von der Höhe der Flüssigkeit in dem Behälter Ci. Derartige Einrichtungen sind für sich bekannt.

Jeder Mikroregler enthält ferner eine Druckaufnahmekammer, bei der es sich einfach um einen in Reihe mit der Gasleitung liegenden verzweigten Raum hinreichender Größe handelt. Damit ist der herrschende Druck statisch und unabhängig von Strömungsfaktoren des einströmenden Gases.

Zur Messung werden drei Druck- oder Manometerrohre f|, ft, h in die Untersuchungskammer des Schiffes eingeführt, die gegenüber von drei Reihen von Kurven gleicher Höhe £ϊ, Ei, Ei angeordnet sind. Diese Kurven sind auf einer Nomogramm-Durchsichtstafel A angeordnet, die im folgenden näher beschrieben werden wird. Das Rohr U ist mit den Druckaufnahmerohren m_d und m_c über zwei Leitungen U und I₀ verbunden. Das Rohr h ist mit den Leitungen rrid und m_a über die Leitungen ld, L verbunden. Das Rohr h ist Tit den Leitungen nib und m_a mittels der Leitungen 4 und /_a verbunden. Die Leitungen l_a, 4, I₀, Id sind durch ein Sicherheitsventil (c_a, Cb, Cd) geschützt, dessen Aufgabe darin besteht, automatisch die jeweilige Leitung im Falle der Unterbrechung der Zuführung des Gases abzutrennen und das Aufsteigen von in den Behältern Ci, Ci, Ci enthaltenen Flüssigkeitsdämpfen in den jeweiligen Steuerraum zu verhindern.

In einer Abzweigung der Leitungen l_a und 4 ist ein Dichtemesser D angeordnet, dessen Inbetriebsetzung durch einen mit Abzweigungen der Leitung Id und 4 verbundenen Manostat Angesteuert wird.

Das Rohr ti ermittelt den Druck zwischen dem Behälterboden und der Behälterdecke. Es handelt sich dabei um eine globale Messung der Höhe. Das Rohr u mißt den Druck zwischen einem Punkt, der in geringem Abstand unter der maximalen Höhe des Behälters und der Decke des Behälters liegt. Hierbei handelt es sich um eine Feinmessung betreffend das Ende einer Füllung. Das Rohr /3 ermittelt den Druck zwischen dem Boden des Behälters und einem Punkt, der ein Stück oberhalb des Bodens liegt. Hierdurch erfolgt eine Feinmessung betreffend das Ende einer Trockenlegung.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, enthält das Nomogramm A die Kurven gleicher Höhe E\, Ei, Ei, die entsprechend eingeteilt sind. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Behälter, dessen maximale Füllhöhe 16 m beträgt, und zwar von seinem Boden aus gemessen. Die Kurven gleicher Höhe Ei reichen von 0 bis 17 m, die Kurven E\ reichen von 14,9 bis 16,5 m, und die Kurven E₃ reichen von 0 bis 1,7 m.

Das durchsichtige Nomogramm A ist vor dem Druckrohren /1, h, /3 verschiebbar, die auf einem Träger 20 angeordnet sind. Dabei läuft das Nomogramm A vorteilhafterweise über Laufrollen g auf dem Träger, und ferner trägt es eine Zahnstange 21, die in einem Zahnrad 22 kämmt, das zur Bewegung auf dem Träger 20 angeordnet ist und das durch einen Rändelknopf 23 steuerbar ist. Durch den Knopf 23 läßt sich die Relativverschiebung durch Horizontalbewegung des Nomogramms A und des Trägers 20 steuern.

Das Nomogramm trägt dabei eine Dichteskala e, und der Träger trägt einen Markierungsindex i, und zwar derart, daß die Lage des Nomogramms A in bezug auf den Träger 20 jeweils einem bestimmten Wert der durch die Skala e angezeigten Dichte entspricht.

Mit Hilfe einer solchen Anordnung lassen sich die Messungen wie folgt durchführen. Der Behälter Ci sei dabei gerade bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt, und zwar nahe der maximalen Höhe. Die Manometerrohre fi und h zeigen bei den Kurven gleicher Höhe E\ und Ei zwei Höhenwerte an. Sodann wird das Nomogramm A

■to in bezug auf den Träger 20 derart verschoben, daß diese Werte gleich groß sind (im vorliegenden Beispiele betragen sie 15,65 m). In dieser Position des Nomogramms zeigen der Index / und der Maßstab e einen bestimmten Wert der Dichte an (im vorliegenden Fall 0,81). Dabei steht sicher, daß der Höhenwert durch die Rohre t\ und h angezeigt wird und daß der Wert der Dichte durch den Index /auf der Skala e angezeigt wird. Dank der Anordnung des verbesserten Nomogramms gemäß der Erfindung erhält man also gleichzeitig den Höhenwert und den Dichtewert. Unter diesen Bedingungen stellt das Vorhandensein des Dichtemessers D nichts weiter als eine Sicherheitsmaßnahme dar.

Die Messung der Dichte durch das vorstehend betrachtete Verfahren des Indeckungbringens der Anzeigen der beiden Manometerrohre bringt in der Praxis eine extreme Genauigkeit mit sich, und zwar in dem Maße, wie die Einströmanordnung und die Durchleitung der Einströmdrücke zu den Manometerrohren ebenfalls genau und sicher sind, und zwar insbesondere in Übereinstimmung mit der Erläuterung zur F i g. 1. Es ist von grundlegender Wirkung, daß keine Störung die Genauigkeit der Druckübertragungen zu den Manometerrohren hin beeinflussen kann und daß ein dei artiges Ergebnis infolge des Vorhandenseins der Abgaberegler, der statischen Druckaufnahmekammern und der Sicherheitsventile tatsächlich erhalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität mit wenigstens zwei Manometerrohren, die über eine Reihe von Manometersonden differentielle Drücke zwischen der Behälterdecke und zwei unteren verschiedenen Flüssigkeitsrohren ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf die beiden Manometerrohre (tu (2) ein Anzeige-Nomogramm (A) verschiebbar ist, auf welchem wenigstens zwei Reihen von den beiden Manometerrohren (tu fe) zugeordneten unterschiedlichen Kurven (E\, £i) gleicher Höhe aufgezeichnet sind, daß jede Kurve (Eu Ej) in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte in dem jeweiligen Behälter (Q, C₂) Höhenänderungen der Manometerflüssigkeit für eine gegebene Behälterfüllhöhe anzeigt und daß die relative Position des Nomogramms (A) und der Manometerrohre (tu fe) derart in bezug auf eine Dichteskala (e, i) festgelegt ist, daß durch Verschieben des Nomogramms (A) die abgelesenen Höhenwerte für die beiden Reihen von Kurven (E\, E₂) in Deckung bringbar sind und daß der durch die Dichteskala (e, i) gekennzeichnete Dichtewert der genaue Dichtewert der in dem Behälter (Q, Q) befindlichen Flüssigkeit ist.