DE2708978C3

DE2708978C3 - Verfahren und Vorrichtung zur !berwachung des Inhalts eines Behälters

Info

Publication number: DE2708978C3
Application number: DE2708978A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Scheidt and Bachmann GmbH
Current assignee: Scheidt and Bachmann GmbH
Priority date: 1977-03-02
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE2708978B2; DE2708978A1

Description

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Tankstelle mit elektronischen Meßgeräten für die Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen unter Verwendung von Mikrocomputern, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Rechner (6) einer der Mikrocomputer der Zapfeinrichtiungen simultan verwendet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines unterirdischen, schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, unter Verwendung einer Füllstandssonde und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Überwachung des Inhalts eines Behälters, beispielsweise mittels eines Schwimmerschalter*, einer Sonde oder durch elektronische, beispielsweise kapazitive Anzeigevomchtungen, ist auf einfache Weise nur dann möglich, wenn der durch diese Überwachungsmittel feststellbare Flüssigkeitsstand zuverlässig und ohne Schwierigkeiten in eine Mengenangabe umgesetzt werden kann. Dies ist bei kubischen oder quaderförmigen Behältern sowie bei stehenden zylindrischen Behältern der Fall, sofern die sich aus Verformungen der Behälterwände ergebenden Abweichungen unberücksichtigt bleiben. Eine Umsetzung der ermittelten Füllhöhe in eine Mengenangabe bei liegenden zylindrischen Behältern ist nur mit komplizierten Umrechnungen möglich und darüber hinaus durch Behälterneigung und-Formänderungen der Behälterwandung mit erheblichen Fehlern behaftet, zumal temperaturbedingte Volumenänderungen bei der Überwachung des Behälterinhalts stets unberücksichtigt bleiben.

Als Beispiel für den bekannten Stand der Technik wird auf die CH-PS 4 96 948 verwiesen. Diese zeigt eine Vorrichtung, mit welcher der Inhalt von unregelmäßig geformten Behältern ausgelitert wird, indem nach dem Einfüllen jeweils einer Volumeneinheit eine Markierung auf dem auszuliternden Behälter bzw. einer zugehörigen Skala angebracht wird, um trotz der unregelmäßiger, Form des Behiilters eine Bestimmung des jsweiligen Behäliervo!um<:ns zu ermöglichen. Dieses Verfahren des Auslitems läßt sich bei liegenden zylindrischen

Behältern praktisch nicht durchführen, wenn eine den

praktischen Anforderungen entsprechende Genauigkeit erreicht werden soll und zu berücksichtigen ist, daß die

Behälter mit einer gewissen Neigung im Erdboden

verlegt sind und sich darüber hinaus unter dem Einfluß des Behälterinhalts in Abhängigkeit von diesem verformen

Auch die aus der US-PS 2963908 bekannte

to kapazitive Sonde kann zwar einen nichtlinearen Zusammenhang berücksichtigen, nicht aber eine so komplizierte Abhängigkeit des Volumens vom Füllstand, wie dies bei einem geneigt liegenden zylindrischen Behälter mit gewölbten Stirnböden und einer vom füllstand abhängigen Verformung der Behälterwandungen der Fall ist.

Schließlich ist der DE-AS 11 57 802 ein Verfahren zur Aufstellung von Eichtabellen für Flüssigkeitsbehälter zu entnehmen, bei denen eine Füllstandssonde verwendet wird, die beim Befüllen des Behälters mit einer Flüssigkeit mit geringem kubischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. beim Leeren des gefüllten Behälters mittels eines Volumenzählers einer Registriereinrichtung kontinuierlich die durch den Volumenzähler ermittelten Flüssigkeitsmengen und den durch die Sonde ermittelten zugehörigen Flüssigkeitsstand angibt Als Registriereinrichtung wird ein ein Band beschriftendes Aufzeichnungsgerät verwendet Mit diesem bekannten Verfahren wird somit automatisch eine Art Eichkurve erstellt, die beim Behälter verbleibt, während die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens weggenommen werden kann. Mit Hilfe der als eine Art »Peilstab« anzusehenden Aufzeichnung kann später eine Zuordnung von Flüssigkeitsstand zu Behälterinhalt vorgenommen werden. Irgendwelche Einzelheiten hierüber sind der Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen. Außerdem ist das aus der DE-AS 11 57 802 bekannte Verfahren auf Flüssigkeiten mit geringem kubischen Ausdehnungskoeffizient, auch Dichwänderungsfaktor genannt, beschränkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines unterirdischen, schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, zu schaffen, bei welchem temperaturbedingte Volumenänderungen bei der Bestimmung des jeweiligen Behältervolumens als solche berücksichtigt werden, um diese bei Flüssigkeiten mit höherem kubischen Ausdehnungskoeffizienten erheblichen physikalischen Einflüsse korrekt

5J von anderen volumenverändernden Vorgängen, beispielsweise regulären Abgaben, Diebstahl oder Leckverlusten zu trennen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige volumetrische Messung des Behälterinhalts mit gleichzeitiger Erfassung temperaturbedingter Volumenänderungen in Abhängigkeit von periodisch ermittelten Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter mittels eines elektronischen Rechners erfolgt, der beim

to ersten Befüllen mit der Lagerflüssigkeit kontinuierlich die durch einen Volumenzähler gemessenen Einfüllmengen speichert die gespeicherten Einfüllmengen analog dem fortschreitenden Füllungsgrad den von der Füllstandssonde gemessenen Füllständen zuordnet und die durch Temperaturänderung der Flüssigkeit entstehenden Volumenänderungen errechnet, welche mittels eines im Behälter installierten Temperaturfühlers erfaßt werden.

Nachfolgend sollen anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zahlen die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung und deren Lösung durch das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden:

Wie in vielen Messungen festgestellt wurde, liegt die Temperatur von Vergaserkraftstoffen in unterirdischen Lagerbehältern zwischen 9 und 12"C (282—285 K). Bei der Anlieferung ist die Flüssigkeit im allgemeinen wärmer; sie erreicht eine Temperatur im Tankwagen bis zu 40⁰C (313 k>

Der kubische Ausdehnungskoeffizient β von Vergaserkraftstoffen liegt zwischen 0,10 und 0,12% je ⁰C (K). Durch die stetige Abkühlung der angelieferten Ware im Lagerbehälter entstehen Mengenverluste, die bisher nicht überzeugend nachweisbar sind, da diese Verluste nicht eindeutig von anderen Verlusten, z.B. durch Diebstahl, unterschieden werden können.

Dieser Sachverhalt soll mit folgendem Beispiel belegt werden:

In einem Lagerbehälter mit einem Fassungsvermögen von 50 0001 befinden sich 20001 Benzin (0=0,11) mit einer Temperatur von 9° C Aus einem Tankwagen werden 34 0001 Benzin mit einer Temperatur von 35° C eingefüllt Der Füllvorgang dauert ca. 25 Minuten. In dieser Zeit stellt sich im Behälter eine Mischtemperatur von

2000x9 + 34000x35 _n,_c,_n

36000

die Volumenverluste und vergleicht die errechneten Werte mit den von der Sonde angezeigten. Dieser ständig ablaufende Rechenvorgang ist nach endgültiger Abkühlung besonders wichtig, da hierdurch die temperaturbedingten Volumenverluste ermittelt werden.

Das Verfahren der Erfindung muß so schnell wie es die örtlichen Verhältnisse erlauben, abgewickelt werden, damit die während der Befüllung entstehenden Wärmeverluste vernachlässigbar klein sind. Dies kann

ίο nur mit einer hohen Füllgeschwindigkeit mit großer Impulsfrequenz und einem schnellen Rechner — nämlich einem Mikroprozessor — erreicht werden.

Die einmal erfaßten Inhalte für die Füllhöhen Ai, A₂, A₃ und alle anderen sind daher temperaturunabhängig.

Somit besagt die Obereinstimmung der Anzeige nach endgültiger Abkühlung von 35 027,221 mit einem errechneten, temperaturbedingten Verlust von 972,781, daß dieser Verlust tatsächlich temperaturbedingt ist und nicht durch eine Entnahme aus dem Behälter zustande gekommecist

Zur Messung der Temperatur im , agerbehälter vor Beginn eines Tankvorganges und zur Messung der Temperatur im Lagerbehälter nach Beendigung des Befüllungsvorganges genügt jeweils dieselbe Meßsonde. Aufgrund dieser gemessenen Werte berechnet der MikrofiOzessor die Temperatur der angelieferten Ware nach der Gleichung

Dabei dehnt sich die vorhandene Menge von 20001

fr =

V_B)-_ttt-V_B

2000 χ 0.11 χ (33,56 - 9)
100

= 54,032 1

Die eingefüllte Menge von 340001 verändert sich durch die Abkühlung um

34000 χ 0,11 χ (33,56 - 35)
100

= - 53,861.

Während des Befüllens entstehen somit keine nennenswerten temperaturbedingten Verluste. Da jedoch der unterirdische Behälter ständig Wärme an seine Umgebung abgibt, wird der Inhalf allmählich auf die Außentemperatur von 9°C abgekühlt. Das Volumen ändert sich um

36(XX) χ 0.11 χ (9 - 33,56)

100

= - 972.781.

In dieser Gleichung bezeichnen

r„ die Temperatur im lagerbehälter vor dem Befallen,

f_M die Temperatur im Laaerbehälter nach dem Befallen,

t_x die Temperatur der Flüssigkeit aus dem Tank-•to wagen,

V, das Volumen der eingefüllten Flüssigkeit, V₁₁ das Volumen der Flüssigkeit im Lagerbehälter

vor dem Befallen.

Aus den im Beispiel genannten Meßdaten.
45

f„ = 9°C
t„ = 33,56° C

ν_λ = 340001 (36000 - 2000Ϊ
V„ = 20001
w

errechnet der Mikroprozessor somit

Das Verfuhren gemäß der Erfindung erfaßt nicht nur die Füllstände gemäß dem Beispiel:

;i) vor der Nuchfüllung.

b) nach der Nachfülliing.

c) nach endgültiger
Abkühluni!

/ι, = 20001
/ι, Α 360001
/i, = 360001 -972.78

= 35027.221.

55

sondern berechnet auch unter Verwendung der ständig eingegebenen Temperaturen

il) vor der Naehfalhing = 9 C.

e) unmittelbar nach der Nachfüllung = 33.56 C.
(Mischtemperatur'

33,56(34000 + 2000) - 9 χ 2000
34000

35,005° C

Es genügt somit der Einsatz einer einzigen Meßsonde, um temperaturbedingte Volumenänderungen der Lagerflüssigkeit ir't Hilfe des Rechners zu ermitteln.

Mit dem Verfahren der Erfindung wird es möglich, den Inhalt auch eines schrägliegenden sowie zylindrischen Behälters fehlerfrei zu überwachen, du selbst elastische Verformungen der Behälterwände aufgrund eines unterschiedlichen Füllstandes berücksichtigt wer-

b5 den. Die Überwachung erfolgt schnell, stufenlos sowie ohne bewegliche Teile, so daß weder eine Explosionsgefahr besteht noch ein Verschleiß die Genauigkeit beeinträchtigen kana Oa Ju"vh Eingabe der Tender·!·

tür der Flüssigkeit die temperaturbedingte Volumenänderung im Rechner berücksichtigt wird, kann auch die letzte Fehlerquelle ausgeschaltet werden, die bisher bei großen Temperaturunterschieden zwischen der eingefüllten Flüssigkeit und der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit zu nicht unbeachtlichen Abweichungen führte.

Sofern das Verfahren der Erfindung an einer Tanksteile mit elektronischen Meßgeräten für die Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen unter Verwendung von Mikrocomputern durchgeführt wird, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung als elektronischer Rechner einer der Mikrocomputer der Zapfeinrichtungen simultan verwendet werden. Hierdurch verringert sich der Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Meßsonde für die Ermittlung der Füllhöhe im Behälter sowie auf einige Impulsleitungen, da ansonsten die elektronische

Einrichtung tier Tankstelle ZuF Durchführung ucS Verfahrens verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden mit einem Ausführungsbeispiel für das Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert

Die Zeichnung zeigt einen zylindrischen Behälter 1, der an seinen Stirnflächen mit gewölbten Böden versehen und gegenüber der Waagerechten um den Winkel 2 geneigt ist. Dieser Behälter 1 wird durch eine Fülleitung 3 beispielsweise mit flüssigem Kraftstoff gefüllt. Die in den Behälter 1 jeweils eingefüllte Menge wird in einem Durchflußzähler 4 ermittelt, der in der Fülleitung 3 angeordnet ist. Bei unterirdischen Lagerbehältern für flüssige Kraftstoffe liegt der Neigungswinkel 2 üblicherweise zwischen 1 und 5°.

Die vom Durchflußzähler 4 ermittelte Einfüllmenge wird über eine Impulsleitung 5 einem elektronischen Rechner 6 eingegeben, der gleichzeitig über eine Leitung 7 den durch eine Sonde 8 ermittelten Flüssigkeitsstand mitgeteilt erhält. Beim ersten Befüllen des Behälters 1 wird auf diese Weise eine Zuordnung de Flüssigkeitsstandes zum Behälterinhalt hergestellt, welche nicht nur die geometrische Form des Behälters 1, sondern auch eventuell auftretende elastische Verfor-ο mungen der Behälterwände berücksichtigt.

Sobald der Behälter 1 zum ersten Mal vollständig gefüllt gewesen ist, kann somit aus dem elektronischen Rechner 6 in Abhängigkeit von jedem von der Sonde 8 angezeigten Flüssigkeitsstand der Behälterinhalt ermiitelt werden, der beispielsweise durch eine Anzeigevorrichtung 9 angezeigt wird. Wenn als elektronischer Rechner 6 und Anzeigevorrichtung 9 Bauteile verwendet werden, die an einer Tankstelle mit elektronischen MeSgcfdicri für die Düfchfiüßrncssung der Zspfcir.rich tungen bereits vorhanden sind, ist für die Ermittlung des Behälterinhalts lediglich das Anbringen der Sonde 8 sowie der Signalleitungen 5 und 7 erforderlich.

Zur Berücksichtigung temperaturbedingter Volumenänderungen der im Behälter 1 lagernden Flüssigkeit ist im Behälter I ein Temperaturfühler 10 angeordnet, der ebenfalls über eine Leitung 11 mit dem elektronischen Rechner 6 verbunden ist Durch periodisch mittels der Sonde „'. und des Temperaturfühlers 10 ermittelte Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter 1 ist der Rechner 6 in der Lage, die durch Temperaturänderungen der Flüssigkeit entstehenden Volumenändeningen zu errechnen und als sofche bei der Überwachung des Behälterinhalts zu berücksichtigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines unterirdischen, schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, unter Verwendung einer Füllstandssonde und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige volumetrische Messung des Behälterinhalts mit gleichzeitiger Erfassung temperaturbedingter Volumenänderungen in Abhängigkeit von periodisch ermittelten Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter mittels eines elektronischen Rechners erfolgt, der beim ersten Befüllen mit der Lagerflüssigkeit kontinuierlich die durch einen Volumenzähler gemessenen Einfüllmengen speichert, die gespeicherten Eir.füllmengen analog dem fortschreitenden Füllungsgrad den von der Füllstandssonde gemessenen Füllständen zuordnet und die durch Temperaturänderung der Flüssigkeit entstshenSei! Volumenänderungen errechnet, weiche mittels eines im Behälter installierten Temperaturfühlers erfaßt werden.