DE3039608C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Anzeige von Mengenänderungen in Flüssigkeitslagerbehältern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Einrichtung zur Anzeige betriebsfremder, das heißt nicht durch normale Befüllung oder Entnahme verursachter Füllstandsänderungen an einem Flüssigkeitslagerbehälter. Sie kann gleichfalls zur Anzeige und Überwachung betriebsmäßiger Füllstands­ änderungen verwendet werden. Für diese Einrichtung ist wesentlich, daß fortlaufend periodisch die etwaige Füll­ standsänderung als Funktion der Zeit während vorbestimm­ ter äquidistanter Zeitabstände, die durch Schaltsignale eines ersten Zeitgebers festgelegt sind, gemessen und eine vorbestimmbare einstellbare Füllstandsänderung als Kriterium einer Entnahme beziehungsweise einer Befüllung angezeigt wird und dazugehörige Signale auslöst. Eine solche Einrichtung kann in Verbindung mit einem Füll­ standsmesser beliebiger Art eingesetzt werden. Dabei ist vorgesehen, den Lagergutfüllstand durch Anschluß eines elektrischen Meßinstruments, zum Beispiel eines Analog- oder Digital-Spannungsmessers an den elektri­ schen (Analog-) Ausgang des Füllstandsmessers bezie­ hungsweise an den Ausgang eines dem Füllstandsmesser unmittelbar nachgeschalteten Analog/Digital-Wandlers, anzuzeigen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Einrichtung nach dem Hauptpatent ergibt sich durch deren Vereinigung mit einem pneumatischen Füllstandsmesser (Gegenstand des ersten Zusatzpatent) zur kontinuierlichen Messung des Füllstands mit einem bis zur Behältersohle oder in deren Nähe reichenden Tauchrohr, an das ein Druckmesser, der zur Feststellung der hydrostatischen Druckhöhe am unteren Ende des Tauchrohrs als Meßgröße des Behälter­ füllstands dient, und eine Luftpumpe angeschlossen sind, die durch periodische Zeitsignale aus einem zweiten Zeit­ geber für jeweils eine kurze Zeitspanne eingeschaltet wird und zur Aufrechterhaltung eines Luftdrucks in dem Tauchrohr dient, der mindestens so groß ist wie der hydrostatische Druck der Lagergutflüssigkeit am unteren Ende des Tauchrohrs.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorgenannten Einrichtungen, welche die Vorzüge des Gegenstands des Hauptpatens und des Gegenstands des ersten Zusatz­ patents in sich vereinigt und dadurch erheblich ver­ bessert, daß Einflüsse von Druckstößen und Druckschwan­ kungen, die durch den jeweiligen Kurzbetrieb der Luft­ pumpe in dem Tauchrohr und dem daran angeschlossenen Drucksystem hervorgerufen werden, ausgeschaltet werden, ist Gegenstand des zweiten Zusatzpatents.

Die Einrichtung nach dem Hauptpatent und den beiden Zusatzpatenten haben jedoch den Nachteil, daß bei Verwendung pneumatischer Füllstands­ messer während der Befüllung des Flüssigkeitslagerbehäl­ ters infolge des ansteigenden hydrostatischen Drucks am unteren Ende des Tauchrohrs Flüssigkeit in das Tauch­ rohr eindringt und damit das Füllstandsmeßergebnis ver­ fälscht wird. Diese Verfälschung des Meßergebnisses konnte bisher nur durch manuelle Einschaltung der Luft­ pumpe für eine bestimmte Zeitdauer nach Abschluß der Befüllung, bis das Tauchrohr mit Sicherheit frei von Flüssigkeit war, ausgeschlossen werden, oder es bedurfte einer vielfachen Kurzbetriebstätigkeit der Luftpumpe für längere Zeit, bis das Tauchrohr wieder frei von Flüssigkeit war.

Bei einem bereits bekannten Verfahren (DE-OS 19 17 282) der eingangs genannten Art wird der zum Verbrauch entnommene Inhalt, der durch einen Durchflußmengenmesser gemessen wird, mit dem jeweiligen Behälterinhalt, der mit einer Dauermeßeinrichtung gemessen wird, verglichen und, wenn der Füllstand schneller sinkt als der Verbrauch steigt, ein akustisches Alarmsignal ausge­ löst. Die Anzeige einer Füllstandszunahme ist nach diesem bekannten Verfahren nicht möglich.

Ferner ist in der DE-OS 19 39 145 ein Pegelstands­ messer an Doppelwand-Flüssigkeitsbehältern in Verbin­ dung mit Vakuum-Leckkontrolle beschrieben worden, bei dem die Abluft der Vakuumpumpe des Leckkontroll­ gerätes über eine Abluftleitung durch ein Tauchrohr in die Bodennähe des Lagerbehälters geführt wird, um mit Hilfe eines an die Abluftleitung angeschlossenen Druckmessers ein direktes Maß für die Flüssigkeits- Pegelstandshöhe zu erhalten. Dieser Pegelstandsmesser, der in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wird, unterscheidet sich von den bereits bekannten Füllstands­ messerns lediglich dadurch, daß bei jeder Messung die elektrische Pumpe manuell entweder mittels einer Taste (Schließer) im Antriebsstromkreis der Pumpe in Gang gesetzt wird, oder daß anstelle des Tasters durch Betätigung eines Drei-Wege-Hahns im Leitungssystem der Vakuum-Leckkontrolleinrichtung die Druckverhältnisse am Druckschalter zur Steuerung der Vakuumpumpe so ver­ ändert werden, daß der Druckschalter die Vakuumpumpe in Betrieb setzt. Auch bei dieser Füllstandsmeßeinrichtung findet keine selbsttätige kontinuierliche Messung und Anzeige der echten Füllstandswerte statt und gelten die Nachteile der durch natürliche Undichtheiten des Systems bedingten Druckänderungen.

Auch in der DE-AS 10 68 478 ist eine Einrichtung an einem luftdicht geschlossenen Flüssigkeitsbehälter beschrieben worden, die zum Anzeigen von Flüssigkeits­ verlusten bestimmt ist, und die ein bis in die Nähe des Behälterbodens sich erstreckendes Tauchrohr aufweist. Diese Einrichtung beruht im wesentlichen auf dem Prinzip, daß durch die Absenkung des Flüssigkeits­ spiegels in dem genannten Tauchrohr ein Unterdruck entsteht und dieser Unterdruck über eine Druckmeßvor­ richtung ein Signal auslöst, wenn eine tolerierbare Aus­ flußmenge überschritten wird. Diese Einrichtung ist zur kontinuierlichen Messung des Füllstands sowohl bei Befüllung als auch bei Entleerung des Behälters ungeeignet, da sie lediglich Füllstandsabsenkungen erkennt, jedoch keine Füllstandsmeßwerte anzeigt beziehungsweise bei Befüllung des Flüssigkeitsbehälters ein Signal auslöst.

Desgleichen ist in der DE-OS 24 28 269 ein pneumatisches Tankinhaltsmeßgerät beschrieben worden, welches mit einer an ein sich bis zum Tankboden erstreckendes, offenes Standrohr angeschlossenen Druckmeßvorrichtung und einer Pumpe versehen ist, die zum Erzeugen einer das Standrohr ausfüllenden Gassäule dient. Dieses Gerät mißt lediglich den Füllstand-Istwert. Die Betriebsdauer des Pumpvorgangs sowie der Betriebs­ rhythmus sind abhängig vom Behälterfüllstand. Der vorhandene Extremwertgeber ist ausschließlich ein Füllstands-Grenzwertgeber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zur selbsttätigen Anzeige von Mengenänderun­ gen in Lagerbehältern der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die die Vorteile des Gegenstands des Haupt­ patents, des Gegenstands des ersten Zusatzpatents und des Gegenstands des zweiten Zusatzpatent in sich vereinigt und dadurch voll zur Geltung bringt, daß die Anzeige, Überwachung und/oder die Aufzeichnung der gemessenen Füllstandswerte keinerlei Einflüssen in­ folge Eindringens von Flüssigkeit in das Tauchrohr während und unmittelbar nach der Behälterbefüllung und der damit im Tauchrohr und dem daran angeschlosse­ nen Drucksystem hervorgerufenen Meßwertverfälschung unterliegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch gekennzeichneten Mittel gelöst.

Die Erfindung beruht dabei auf der Ausnutzung des Umstandes, daß die Einrichtung zur Anzeige und Über­ wachung von Füllstandsänderungen bei Feststellung einer Füllstandserhöhung im Flüssigkeitslagerbehälter ein Steuersignal "Füllstandserhöhung" auslöst und mit diesem Signal direkt, oder indirekt über ein Verzöge­ rungsglied, die an das Tauchrohr des Flüssigkeitslager­ behälters angeschlossenen Luftpumpe oder eine sonstige Druckluftquelle für eine vorbestimmte einstellbare Dauer, aber höchstens so lange in Betrieb setzt, daß das Tauchrohr im Zeitpunkt der periodischen Füllstands­ meßgrößen-Abfrage und -Speicherung frei von Flüssigkeit ist, jedoch die durch den Betrieb der Luftpumpe oder sonstigen Druckluftquelle in dem Tauchrohr und dem angeschlossenen Drucksystem erzeugten Druckstöße und Druckschwankungen abgeklungen sind, und damit die hydrostatische Druckhöhe am unteren Ende des Tauchrohrs als Meßgröße des Behälterfüllstands durch den an das Tauchrohr angeschlossenen Druckmesser eindeutig be­ stimmt wird.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch und in stark verein­ fachter Darstellung das Blockschema der Vorrichtung nach der Erfindung.

Dem Blockschema der Zeichnung liegt eine Einrichtung zur selbsttätigen Anzeige von Mengenänderungen in Flüssigkeitslagerbehältern in Verbindung mit einer Einrichtung zur Anzeige und Überwachung von Füllstands­ änderungen nach dem Hauptpatent unter Verwendung eines pneumatischen Füllstandsmessers zur selbst­ tätigen kontinuierlichen Füllstandsmessung nach dem ersten Zusatzpatent und einer Signalverknüpfungs­ anordnung nach dem zweiten Zusatzpatent zugrunde. 1 ist die Einrichtung zur Anzeige und Überwachung von Füllstandsänderungen mit interner zeitlicher Verknüpfung der Schaltsignale für den Betrieb der Luftpumpe 5 und den Abfrage- und Speichervorgang der von dem Druckmesser 7 gemessenen Füllstandswerte, die bei Füllstandserhöhung ein Steuersignal auslöst (wie in dem Hauptpatent und in dem ersten und zweiten Zusatzpatent beschrieben). Die elektrische Meßleitung 13 verbindet den Druckmesser 7 mit der Einrichtung 1. Das Verzögerungsglied 3 ist über die Steuersignalleitung 14 mit der Einrichtung 1 und über die Steuersignalleitung 15 mit dem Zeit­ schaltglied 16 verbunden. Die elektrische Leitung 17 ver­ bindet das Zeitschaltglied 16 mit der Luftpumpe 5. 2 ist der Flüssigkeitslagerbehälter mit dem flüssigen Lagergut 8, dessen Füllstand angezeigt, und/oder aufgezeichnet (zum Beispiel ausgedruckt) beziehungs­ weise weiterführend in elektronischen Prozessoren weiterverarbeitet werden soll. 11 ist die Entnahme­ leitung mit der Entnahmepumpe 12 und 9 ist eine Füllrohrleitung. 10 ist ein Be- und Entlüftungsstutzen, durch den der Luftraum oberhalb des Lagergut­ spiegels im Behälter ständig mit der Atmosphäre verbunden ist. Das Tauchrohr 4 ist in der Deckelwand des Behälters 2 befestigt und reicht bis zur Behälter­ sohle oder bis in deren Nähe. Der Innenraum des Tauch­ rohrs 4 wird über die Tauchrohrleitung 6 mittels der Luftpumpe 5 in einem engen Soll-Luftdruckbereich gehal­ ten, der betriebsmäßig mindestens so groß ist wie der hydrostatische Druck der Lagergutflüssigkeit am unteren Ende des Tauchrohrs. Der Druck innerhalb des Tauchrohrs wird durch den an die Tauchrohrleitung 6 angeschlossenen Druckmesser 7, beispielsweise ein Manometer, gemessen.

Wird der Flüssigkeitslagerbehälter 2 über die Füll­ rohrleitung 9 befüllt, erhöht sich durch den hydrosta­ tischen Druck der ansteigenden Flüssigkeitssäule der Luftdruck im Tauchrohr 4 und damit auch am Druck­ messer 7. Gleichzeitig dringt Flüssigkeit in geringem Maße am unteren Ende des Tauchrohrs ein. Diese Druck­ erhöhung im Tauchrohr und dem angeschlossenen Druck­ leitungssystem (Tauchrohrleitung) bewirkt nach kurzer Zeit durch das Ansprechen der Einrichtung 1 die Auslösung des Steuersignals "Füllstandserhöhung". Über die Leitung 14 wird dieses Steuersignal dem Verzögerungsglied 3 (beispielsweise einem monostabilen Multivibrator) zugeleitet und nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit dem Zeitschalt­ glied 16 (beispielsweise einem als monostabiles Zeitglied geschalteten Binärzähler) über die Lei­ tung 15 zugeführt. Das Zeitglied 16 wird bei Ein­ treffen des verzögerten Steuersignals gestartet und setzt über die Leitung 17 die Luftpumpe für die Dauer seiner eingestellten Zeitkonstante in Betrieb. Die Zeitkonstante des Zeitschaltgliedes 16 wird erfindungsgemäß so eingestellt, daß die Betriebs­ dauer der Luftpumpe 5 höchstens so lang ist, daß das Tauchrohr im Zeitpunkt der periodischen Füll­ standsmeßgrößen-Abfragung und -Speicherung frei von Flüssigkeit ist, jedoch die durch den Betrieb der Luftpumpe 5 verursachten Druckstöße und Druck­ schwankungen abgeklungen sind. Durch diese Maßnahme ist die ungestörte Feststellung der hydrostatischen Druckhöhe der Lagergutflüssigkeit am unteren Ende des Tauchrohrs 4 mittels des Druckmessers 7 sicherge­ stellt und kann der Druck im Tauchrohr 4 unverfälscht in eine elektrische Meßgröße als Kriterium des Füll­ stands umgewandelt werden. Das Verzögerungsglied 3 ist für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht unbedingt erforderlich. Durch seine Verwendung in der Anordnung wird jedoch erreicht, daß durch den Anlauf der Luftpumpt keine Rückwirkungen auf den Füllstandsmeßgrößen-Abfrage- und -Speicher­ vorgang erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl bei Einzel-Behältern als auch in Flüssigkeitslagern bei Behälterbatterien zur Anwendung kommen. Dabei wird jedoch für alle Behälter nur ein gemeinsamer Druckmesser und eine gemeinsame Luftpumpe benötigt. Beim Anschluß der Vorrichtung an mehrere Behälter muß jeder dieser Behälter über ein eigenes Tauch­ rohr verfügen, das jeweils allein in vorbestimmbarer Reihenfolge selbsttätig nacheinander über eine Mehrfachventilanordnung, deren Öffnungs- und Absperr-Zustand zeitlich verknüpft mit den Schalt­ signalen der Zeitgeber nach dem Hauptpatent und den beiden Zusatzpatenten gesteuert wird, an den gemeinsamen Druckmesser und die gemeinsame Luftpumpe angeschlossen wird, während die Tauchrohre der anderen Behälter in dieser Zeitphase jeweils gegeneinander sowie gegenüber der Luftpumpe und dem Druckmesser abgesperrt sind. Ferner muß bei einer derartigen Gemeinschaftsanordnung für jeden angeschlos­ senen Behälter eine separate Einrichtung zur Anzeige und Überwachung von Füllstandsänderungen gemäß dem Haupt­ patent und dem ersten und zweiten Zusatzpatent vorgesehen werden, deren Füllstandsmeßgrößen-Abfrage- und -Speicherrhythmus in vorbestimmbarer Reihenfolge nacheinander ebenfalls mit der Steuerung der Mehr­ fachventilanordnung zeitlich verknüpft ist.

Claims (1)

1. Einrichtung zur selbsttätigen Anzeige von Mengen­ änderungen in Flüssigkeitslagerbehältern, bei der fortlaufend periodisch der in eine analoge oder digitale elektrische Größe gewandelte Meßwert eines Füllstandsmessers während vorbestimmter äquidistanter Zeitabstände, die durch Schaltsignale eines ersten Zeitgebers festgelegt sind, in einem Analog- oder Digital-Momentanwertspeicher gespeichert wird und bei Füllstandserhöhung ein Steuersignal auslöst, unter Verwendung eines pneumatischen Füllstandsmessers zur kontinuierlichen Messung des Füllstands mit einem bis zur Behältersohle oder in deren Nähe reichenden Tauch­ rohr, an das ein Druckmesser, der zur Feststellung der hydrostatischen Druckhöhe am unteren Ende des Tauch­ rohrs als Meßgröße des Behälterfüllstands dient, und eine Luftpumpe oder sonstige steuerbare Druckluft­ quelle angeschlossen sind, die durch periodische Zeitsignale aus einem zweiten Zeitgeber für jeweils eine kurze Zeitspanne eingeschaltet wird und zur Aufrechterhaltung eines Luftdrucks in dem Tauchrohr dient, der mindestens so groß ist wie der hydrostati­ sche Druck der Lagergutflüssigkeit am unteren Ende des Tauchrohrs, wobei die Schaltsignale des ersten und des zweiten Zeitgebers zeitlich derart fest miteinander verknüpft sind, daß ihr Zeitabstand mindestens so groß ist, daß jeweils zum Zeitpunkt des zur Einleitung der Meßgrößen-Abfragung und -Speicherung dienenden Schaltsignals die durch den jeweiligen Kurzbetrieb der Luftpumpe in dem Tauchrohr und dem darana ange­ schlossenen Drucksystem erzeugten Druckstöße und Druckschwankungen abgeklungen sind, nach dem Haupt­ patent 29 28 936, dem ersten Zusatzpatent 29 40 428 und dem zweiten Zusatzpatent 30 09 549, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anzeige und Überwachung von Füllstandsänderungen (1) bei Fest­ stellung einer Füllstandserhöhung im Flüssigkeitslager­ behälter (2) das Steuersignal "Füllstandserhöhung" auslöst und mit diesem Signal direkt, oder indirekt über ein Verzögerungsglied (3), die an das Tauchrohr (4) des Flüssigkeitslagerbehälters angeschlossene Luftpumpe oder sonstige Druckluftquelle (5) für eine vorbe­ stimmte, einstellbare Dauer, aber höchstens so lange in Betrieb setzt, daß das Tauchrohr im Zeitpunkt der fortlaufend periodischen Meßgrößen-Abfragung und Speicherung frei von Flüssigkeit ist, jedoch die durch den Betrieb der Luftpumpe oder sonstigen Druckluft­ quelle in dem Tauchrohr und dem daran angeschlossenen Druckleitungssystem (6) verursachten Druckstöße und Druckschwankungen abgeklungen sind, und damit die hydrostatische Druckhöhe am unteren Ende des Tauchrohrs als Meßgröße des Behälterfüllstands durch den an das Tauchrohr angeschlossenen Druckmesser (7) eindeutig bestimmt wird.