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Vorrichtung zum Überwachen des Förderstroms beim Einfüllen
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von flüssigen Medien in Tanks Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Überwachen des Förderstroms beim Einfüllen von flüssigen Medien, insbesondere
Heizöl und anderen Kohlenwasserstoffen, in Tanks, wobei in die Zuleitung zum Tank
eine Querschnittserweiterung eingeschaltet ist, in welcher die Strömungsgeschwindigkeit
des Mediums derart verringert wird, daß bei Vorhandensein von Fremdmedien im Förderstrom
eine Entmischung stattfindet und die Bestandteile des Förderstroms sich in Abhängigkeit
von deren spezifischem Gewicht schichten.
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Eine derartige Vorrichtung dient insbesondere der Überwachung des
Förderstroms beim Abfüllen von Heizöl und ähnlichen Medien in Lagertanks. In vielen
Fällen entspricht die Anzeige der abgegebenen Menge beispielsweise an der Meßarmatur
eines Tankwagens, mit welchem das Heizöl angeliefert wird, nicht der tatsächlich
in den Tank eingefüllten Menge. Die Ursachen für solche Differenzen
können
einmal in fehlerhaften Armaturen liegen. Zum anderen kann aber auch die Möglichkeit
nicht ausgeschlossen werden, daß an den am Tankwagen befindlichen Meßarmature irgendwelche
unzulässigen Änderungen vorgenommen werden, die dazu führen, daß statt des vorgesehenen
flüssigen Mediums Luft durch die Meßarmatur strömt und dort eine entsprechende Anzeige
bewirkt. Es sind andererseits auch Fälle bekannt geworden, bei denen dem Heizöl
erhebliche Mengen Wasser hinzugefügt worden waren, so daß im Ergebnis ebenfalls
die Menge an geliefertem Heizöl nicht mit der Mengenanzeige am Tankwagen übereinstimmte.
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Durch die DE-OS 31 24 797 ist bereits eine Vorrichtung der einleitend
beschriebenen Art bekannt, bei welcher eine beidseitig druckbeaufschlagbare Membran
vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen die Zuleitung zum
zu befüllenden Tank verschließt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Druckverhältnisse
in der Querschnittserweiterung davon abhängig sind, ob ein flüssiges Medium oder
aber Luft oder ein Gemisch von Luft und Flüssigkeit durch die Zuleitung bzw. deren
Querschnittserweiterung strömt. Die bekannte Vorrichtung ist nicht in der Lage,
das Vorhandensein von flüssigen Fremdmedien, z. B. Wasser, festzustellen. Außerdem
sind mehrere bewegliche Teile vorhanden, die die bekannte Vorrichtung mechanisch
komplizieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend
beschriebenen Art derart abzuwandeln, daß sie auch in der Lage ist, das Vorhandensein
flüssiger Fremdmedien festzustellen. Außerdem soll den im praktischen Betrieb gegebenen
Verhältnissen Rechnung getragen werden, da normalerweise bei derartigen Anlieferungs-
und/oder Umfüllvorgängen ein von Beimengungen irgendwelcher Art völlig freies Medium,
so z. B. Heizöl, nicht erwartet werden kann. Vielmehr sind häufig bestimmte Luftbeimengungen
und möglicherweise auch Wasserbeimengungen unvermeidbar. Das Vorhandensein von Luftbeimengungen
ist z. B.
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darauf zurückzuführen, daß zu Beginn des Füllvorganges sich noch Luft
in den Zuleitungen befindet. Weiterhin muß damit gerechnet werden, daß beim Umschalten
beispielsweise von einer Kammer auf eine andere Kammer des Tankfahrzeuges Luft in
den Ölstrom eintritt. Auch das Vorhanden sein von Wasser kann nicht völlig ausgeschlossen
werden, da beispielsweise die Kammern der Zulieferfahrzeuge hin und wieder gereinigt
werden und Wasserrückstsände nicht völlig zu verhindern sind. Daraus ergibt sich,
daß in der Praxis mit eindeutigen Betriebszuständen, also lediglich einerseits von
Fremdmedien völlig freies Heizöl oder dgl. und andererseits mit Beimischungen in
unzulässigem Ausmaß versehenes Heizöl, im allgemeinen nicht gerechnet werden kann.
Vielmehr wird es sich normalerweise bei dem zu
überwachenden Förderstrom
um ein flüssiges Medium handeln, das zumindest während bestimmter Zeitabschnitte
des Füllvorganges Fremdmedien aufweist, jedoch in einem so geringen Umfang, das
dies in Kauf genommen werden kann. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung soll so ausgebildet
sein, daß sie in der Lage ist, zwischen unzulässigen und in Kauf zu nehmenden Beimischungen
zu unterscheiden, so daß einerseits bei anteilsmäßig eine bestimmte Grenze überschreitenden
Fremdmedien ein Alarm ausgelöst oder eine Abschaltung bewirkt wird, andererseits
bei innerhalb einer Toleranzgrenze befindliche Beimischungen Alarme oder Abschaltungen
vermieden werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß im unteren
Bereich der Erweiterung wenigstens zwei einen Abstand voneinander aufweisende Elektroden
und im oberen Bereich wenigstens ein Schwimmer angeordnet und die Elektroden in
einen Stromkreis eingeschaltet sind, der durch Herstellung einer leitenden Verbindung
zwischen beiden Elektroden geschlossen wird. Die Erweiterung ist vorteilhaft als
im wesentlichen vertikal verlaufender Behälter ausgebildet, wobei Zuleitung sowie
Ableitung zweckmäßig einander gegenüberliegend in der Seitenwandung des Behälters
jeweils in einem Abstand vom oberen Ende und vom unteren Ende desselben angeordnet
sind.
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Das in den Behälter einströmende Füllgut erfährt dort eine Beruhigung
mit dem Ergebnis, daß sich die Komponenten desselben voneinander trennen. Wasser
setzt sich aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes unten ab. Heizöl -oder
ein anderer flüssiger Kohlenwasserstoff - befindet sich darüber. Im Förderstrom
vorhandene Luft sammelt sich im oberen Teil des Behälters. Bei Vorhandensein von
Wasser wird der die vorerwähnten Elektroden aufnehmende Stromkreis geschlossen,
sobald das Wasser einen der Position der Elektroden entsprechenden Stand erreicht
hat. Es fließt ein Strom, der ein Signal, das Betätigen eines Absperrorgans oder
dgl. auslösen kann. Entsprechendes gilt für den nahe dem oberen Ende des Behälters
befindlichen Schwimmer.
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Sobald eine bestimmte Mindestfüllhöhe des flüssigen Mediums unterschritten
wird, sinkt der Schwimmer, der in geeigneter Weise, z. B. schwenkbar, angebracht
sein kann, ab. Diese Bewegung bzw. ein Überschreiten einer bestimmten Wegstrecke
im Zuge dieser Bewegung kann ebenfalls zum Auslösen eines Signals oder eines ein
Absperrorgan betätigenden Arbeitsstromkreises benutzt werden. Voraussetzung ist
lediglich, daß die Strömungs- und Druckverhältnisse innerhalb des gesamten Systems
so ausgelegt sind, daß bei normalen Betriebsverhältnissen der Behälter immer soweit
mit dem flüssigen Medium gefüllt ist, daß der Schwimmer seine normale, also keinen
Alarm auslösende Position einnimmt.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die die Elektroden
und den Schwimmer jeweils aufnehmenden Bereiche des Behälters einen kleineren Querschnitt
aufweisen als die übrigen, insbesondere die das Heizöl aufnehmenden Bereiche des
Behälters. Durch entsprechende Wahl des Querschnittes kann die Ansprechgenauigkeit
der Vorrichtung beeinflußt werden, da mit abnehmendem Querschnitt der vertikale
Abstand von Elektroden bzw. Schwimmer von den jeweils zugehörigen stirnseitigen
Begrenzungen des Behälters größer gewählt werden kann, um bei einer bestimmte Wasser-und/oder
Luftmenge die jeweiligen Überwachungseinrichtungen ansprechen zu lassen. Die Anbringung
der Elektroden bzw. des Schwimmers in einem gewissen Abstand von den stirnseitigen
Begrenzungen trägt der bereits erwähnten Tatsache Rechnung, daß bestimmte, kleine
Mengen an Wasser und/oder Luft im Förderstrom vorhanden sind. Diese können sich
unterhalb der Elektrode bzw. oberhalb des der Normallage des Schwimmers entsprechenden
Niveaus ansammeln, ohne daß Elektroden und/oder Schwimmer bzw. die ihnen nachgeordneten
Überwachungseinrichtungen ansprechen.
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In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, mehrere Elektroden
übereinander in Abständen voneinander anzuordnen, wobei die jeweils einer bestimmten
Höhenlage zugeordnete Elektroden Teil eines besonderen Stromkreises sind.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß mit ansteigendem
Wasserstand
die Stromkreise nacheinander geschlossen werden. Dies kann bei größeren Füllmengen
zweckmäßig sein, da mit zunehmender Füllmenge beispielsweise auch die Wassermenge
größer wird, die dem als zulässig akzeptiertem Wasseranteil entspricht. Es ist aber
auch möglich, nur ein Elektrodepaar von mehreren in unterschiedlichen Höhenlagen
vorhandenen Elektrodenpaaren wirksam zu schalten, und zwar beispielsweise wiederum
in Abhängigkeit von der jeweiligen Gesamtfüllmenge.
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Entsprechendes gilt für die Überwachungseinrichtung am oberen Ende
des Behälters, bei der mehrere Schwimmer übereinander in Abständen voneinander angeordnet
sein können.
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Zwischen Zuleitung und Ableitung innerhalb des Behälters sind vorteilhaft
das Fließen des Mediums verzögernde Mittel angeordnet, die zur Beruhigung des strömenden
Mediums beitragen. Es kann sich dabei z. B. um Prallwände handeln.
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Auch kann der untere die Elektrode enthaltende Bereich des Behälters
gegenüber dem darüber befindlichen Bereich z. B.
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durch eine Prallwand oder dgl. abgeschirmt sein.
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Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht
darin, daß die Elektroden keinerlei bewegliche Teile darstellen und somit innerhalb
des Behälters nicht zu
Störungen führen können. Der oder die Schwimmer
sind zwar beweglich angebracht. Sie stellen jedoch einfache Bauteile dar, wobei
zudem die Anordnung so getroffen sein kann, daß die Bewegung der Schwimmer lediglich
zum Beeinflussen von Stromkreisen dient. Die dazu erforderlichen Mittel und Teile
sind ebenfalls einfach und wenig störanfällig. Sie können, wie auch die Einrichtungen,
die bei Fehlermeldungen betätigt werden, beispielsweise Absperrorgane, außerhalb
des Behälters und somit leicht zugänglich angeordnet sein.
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In der Zeichnung ist im Schema ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt.
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In die Zuleitung 10, durch welche Heizöl oder ein anderes Medium in
Richtung der Pfeile 12 gefördert wird, ist eine Querschnittserweiterung in Form
eines Behälters 14 eingeschaltet, dessen Längsachse vertikal verläuft. Die in Strömungsrichtung
12 vor und hinter dem Behälter 14 befindlichen Abschnitte 16 und 18 der Zuleitung
10 sind etwa in halber Höhe mit dem Inneren des Behälters 14 verbunden. Innerhalb
des Behälters 14 ist eine im wesentlichen vertikale Prallwand 20 angeordnet, die
den Einlauf 22 in den Abschnitt 18 gegenüber der Mündung 23 des Abschnittes 16 abschirmt.
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Der Behälter 14 ist an seinem unteren Ende mit einem Fortsatz 24 kleineren
Querschnittes versehen. Der Innenraum des Fortsatzes 24 ist gegenüber dem darüber
befindlichen Bereich größeren Durchmessers des Behälters 14 durch ein Prallblech
oder dgl. 26 abgeschirmt, so daß innerhalb des Behälters 14 erfolgende Bewegungen
des Füllgutes sich nicht oder nur in geringem Maße nach unten in den Fortsatz 24
auswirken..
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An seinem oberen Ende ist der Behälter 14 mit einem Fortsatz 28 kleineren
Querschnitts versehen, der in einen Bereich 30 größeren Querschnitts übergeht. In
diesem Bereich 30 ist ein Schwimmer 32 angeordnet, der über ein Gestänge 34 oder
sonstwie in geeigneter Weise mit einem Schalter 36 verbunden ist.
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Innerhalb des unteren Fortsatzes 24 sind zwei Elektroden 38 derart
angeordnet, daß sie mit dem innerhalb des Fortsatzes 24 befindlichen Medium in Berührung
sind. Die beiden Elektroden sind in einen Stromkreis 40 eingeschaltet.
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Beim Füllvorgang fließt das Medium z. B. aus einem Tankwagen durch
den Abschnitt 16 der Zuleitung in den Behälter 14 hinein. In die Zuleitung sind
ein von Hand zu betätigendes Ventil 41, ein Kontaktmanometer 42 und ein Motorschieber
44 eingeschaltet. Vor Beginn des Füllvorganges
wird das Ventil
41, welches über eine Steuerleitung 43 mit einem Schaltschrank 48 verbunden ist,
von Hand geöffnet.
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Dadurch wird das Kontaktmanometer 42, welches über eine Steuerleitung
46 mit Schaltschrank 48 verbunden ist, wirksam gestellt. Sobald der Abfüllvorgang
eingeleitet ist, steigt der Druck innerhalb der Zuleitung, wodurch das Kontaktmanometer
42 beaufschlagt wird und den Motorschieber 44 öffnet, der seinerseits über eine
Steuerleitung 50 mit dem Schaltschrank 48 verbunden ist. Über eine Rückschlagklappe
52 gelangt das zu fördernde Medium in den Behälter 14. Aufgrund der erheblichen
Querschnittsvergrößerung, die der Behälter 14 innerhalb der Zuleitung 10 darstellt,
tritt im Inneren des Behälters 14 eine Beruhigung des strömenden Mediums ein mit
der Folge, daß im Medium befindliche Luftbeimengungen nach oben strömen und sich
im Bereich 30 sammeln. Umgekehrt sinkt Wasser aufgrund seines höheren spezifischen
Gewichtes nach unten und sammelt sich im Inneren des Fortsatzes 24.
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Solange das zu fördernde Medium, also beispielsweise Heizöl, den Behälter
14 mit dem oberen Bereich 30 soweit ausfüllt, daß der Schwimmer 32 seine Normallage
einnimmt, bleibt der Steuerkreis 54, innerhalb dessen der Schalter 36 angeordnet
ist, unbeeinflußt. Sobald der Flüssigkeitsstand im Bereich 30 unter einen Sollwert
sinkt, der ggf. am Schalter 36 eingestellt werden kann, erfolgt eine Betätigung
des
letzteren, wobei über die Steuerleitung 54, den Schaltschrank 48 und die Steuerleitung
50 der Motorschieber 44 betätigt und in seine Schließlage gebracht wird.
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Entsprechendes gilt bei Vorhandensein von zuviel Wasser innerhalb
des Füllgutes. Solange sich innerhalb des unteren Fortsatzes 24 im Bereich der Elektroden
38 Öl befindet, ist der Steuerkreis 40, in den die Elektroden 38 eingeschaltet sind,
offen,da Öl ein elektrisch isolierendes Mittel ist.
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Sobald sich im Fortsatz 24 ansammelndes Wasser das Niveau der Elektroden
38 erreicht, wird der Stromkreis geschlossen, da Wasser immer soviel Verunreinigungen
enthält, daß es elektrisch leitend ist. Dabei wird über den Steuerkreis 40, den
Schaltschrank 48 und den Steuerkreis 50 ebenfalls der Motorschieber betätigt, also
in seine Schließlage gebracht.
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Es ist ohne weiteres erkennbar, daß durch entsprechende Anordnung
des Schwimmers 32 bzw.der Elektroden 38 die Toleranzgrenzen für unerwünschte Beimischungen
festgelegt werden können, innerhalb derer keine Störmeldung abgegeben wird.
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Die Zeichnung läßt ferner erkennen, daß alle für den Betrieb der Vorrichtung
wesentlichen Teile, mit Ausnahme des Schwimmers 32, außerhalb des Behälters 14 angeordnet
sind.
Für das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung ist es auch gleichgültig, wo in Relation
zu dem dem Abschnitt 18 nachgeschalteten, das Füllgut aufnehmenden Tank, die Vorrichtung
angeordnet ist.
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Die Magnetventile 56 und 58 dienen dazu, Wasser und Luft bei Beginn
des Füllvorganges abzulassen. Sie können über Zeitrelais gesteuert werden. Das Ventil
60 dient der Entleerung des Gesamtbehälters 14, falls dies erforderlich ist.
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Nach Beendigung des Abfüllvorganges wird das Ventil 41 wieder von
Hand geschlossen, wodurch Manometer 42 und ggf.
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Motorschieber 44 wieder unwirksam gestellt werden.
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