DE4331607C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen transportabler Behälter, insbesondere Eisenbahnwagen mit Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befüllen transportabler Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der US-PS 4,649,968 ist es bekannt, beim Befüllen eines transportablen Behälters zur Betätigung des Absperrventils im Druckrohranschluß des Behälters einen Schaltimpuls aus einem Füllstandssensor zu verwenden.

Dies erfordert die Installation eines Füllstandssensors in jedem der zu befüllenden Behälter und außerdem Vorkehrungen zur Messung der statischen Druckhöhe am Tiefpunkt des Behälters. Wirksam ist diese bekannte Anordnung auch nur als Überfüllsicherung. Für die Begrenzung vorbestimmter Teilfüllungen ist die bekannte Vorrichtung nicht geeignet.

Nach der DE-OS 35 41 613 erfolgt die Füllstandsmessung der Flüssigkeit in einem Reaktordruckbehälter durch ein Verfahren, bei dem die zeitliche Druckänderung im oberen dampfgefüllten Teilraum des Reaktordruckbehälters sowie die Reaktorleistung und die Flüssigkeitstemperatur im Reaktordruckbehälter gemessen werden und daraus mit dem gemessenen Druck im Dampfraum und mit bekannten Abmessungen und Größen die Flüssigkeitsdichte im unteren Teilraum des Reaktordruckbehälters bestimmt wird, wobei außerdem die Umgebungstemperatur im Bereich der Vergleichssäule gemessen und mit bekannten Größen daraus die Flüssigkeitsdichte in der Vergleichssäule bestimmt wird.

Tankfahrzeuge für den Straßenverkehr mit einem bordeigenen Überfüllsicherungssystem sind ebenfalls bekannt. Bei Eisenbahnkesselwagen sind solche Sicherungssysteme nicht üblich.

Aus der Zeitschrift "Tankstelle", Okt. 91, Seiten 49/50, sind mit einem Rechner verbundene Füllstandssonden bekannt, die nach Messung der Füllhöhe, unter Benutzung einer die Behälterform berücksichtigenden Peiltabelle den Behälterinhalt in Volumeneinheiten anzeigen. In der CH-PS 336 283 wird dies in vereinfachter Form durch einen entsprechend gestalteten Skalenträger realisiert.

In einer älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung gemäß DE-OS 42 15 841 wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllung und zur Überfüllsicherung von Eisenbahntankwagen mit einer Flüssigkeit über einen unten in den Transportbehälter einmündenden Druckrohranschluß beschrieben, welche ein betätigbares Absperrventil und Kupplungselemente für die Ankupplung komplementärer Kupplungselemente eines Druckschlauches zur Verbindung mit einer unterhalb des Tiefpunkts des Transportbehälters verlegten Druckrohrleitung aufweist, wobei Drucksensoren in Abhängigkeit vom Füllstand im Transportbehälter elektrische Schaltimpulse für einen motorischen Antrieb zum Schließen eines Füllventils in der Druckrohrleitung bewirken. Bei dieser älteren Vorrichtung ist in einer stationären Anordnung ein erster Drucksensor durch eine Meßleitung mit einer in den komplementären Kupplungselementen des Druckschlauches vorgesehenen Meßstelle verbunden. Ein zweiter Drucksensor ist in Höhe des ersten Drucksensors an die Druckrohrleitung angeschlossen. Ein Zeitschalter zur zwangsweisen kurzzeitigen Schließung des Füllventils ist in der Druckleitung vorgesehen. Ein elektrisches Steuergerät addiert den bei offenem und bei geschlossenem Füllventil vom ersteren Drucksensor ermittelten Differenzwert als Korrekturwert zum vorgegebenen Sollwert für die Schließung des Füllventils zu dem vom zweiten Drucksensor ermittelten Druck.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Volumen abhängigen, selbsttätigen Befüllen eines Transportbehälters zu schaffen, welches gleichzeitig eine zuverlässige Sicherung gegen Überfüllung darstellt, wobei diese Sicherung von fest installierten Vorrichtungen des Transportbehälters unabhängig ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Anwendung eines Verfahrens nach dem Patentanspruch 1, bzw. einer dieses Verfahren durchführenden Vorrichtung nach Patentanspruch 4.

Bei diesem Verfahren wird der Befüllungsvorgang selbsttätig durch einen Rechner gesteuert, in dessen Rechnerprogramm lediglich Steuerungsdaten einfließen, die außerhalb des Transportbehälters in einer Befüllungsstation abgegriffen, zum Beispiel einer an sich bekannten Peiltabelle oder dergleichen, entnommen werden. Es ist demzufolge lediglich eine Verbindung der Druckrohrleitung der Befüllungsstation mit dem Druckrohranschluß am Behälter herzustellen und der Befüllungsvorgang mit vorgegebenen Befüllungsdaten einzuschalten. Das Rechnerprogramm berücksichtigt die abgespeicherten Daten der behälterspezifischen Peiltabelle und andere Besonderheiten der Befüllstation. Am Beginn der Befüllung findet eine Überprüfung der Eingabedaten des Rechners in der Weise statt, daß auf hydrostatischem Wege zunächst die Restfüllung gemessen und dann eine vorbestimmte Menge, zum Beispiel 3 Kubikmeter, eingefüllt werden. Bei einer anschließenden Messung wird der neue Füllstand des Behälters überprüft. Wird dabei ein höherer Füllstand als errechnet festgestellt, stimmt der angeschlossene Behältertyp nicht mit den Eingabedaten des Rechners überein, so daß eine entsprechende Meldung an die Steuerzentrale erfolgt. Ein erneuter Start des Befüllungsvorganges kann erst nach einer Korrektur der Eingabedaten erfolgen. Es wird dann zunächst erneut der Füllstand ermittelt, die Identifikationsprüfung wiederholt und aufgrund der korrigierten Eingabedaten die einzufüllende Menge bis zur vorbestimmten Füllhöhe ermittelt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß diese in den Behälter zu fördernde Füllmenge volumenabhängig bestimmt wird und somit frei ist von Einflüssen, die sich während des Füllvorganges ändern. Am Ende des Füllvorganges erfolgt dann eine Füllmengenkontrolle durch eine Messung auf hydrostatischem Wege und gegebenenfalls eine Füllmengenkorrektur durch einen erneuten Programmablauf zur Nachfüllung der festgestellten Fehlmenge.

Auf diese Weise kann die vorgegebene Sollmenge mit geringen Fehlerquoten erreicht werden. Eine eventuelle Überfüllung läßt sich auf einem Tableau zur Anzeige bringen und gegebenenfalls korrigieren.

Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung zum Befüllen eines Eisenbahnkesselwagens schematisch dargestellt.

Der Behälter 1 ist auf einem Schienenfahrgestell 2 angeordnet und weist einen unten in den Behälter 1 mündenden Druckrohranschluß 3 mit einem vorzugsweise von Hand betätigbaren Absperrventil 4 auf. Außerhalb dieses Absperrventiles 4 ist der Druckrohranschluß 3 über einen Druckschlauch 5 mit einem Anschlußrohr 6 kuppelbar, welches beispielsweise mit einer Druckleitung 7 einer in der Zeichnung nicht dargestellten und zum Beispiel an einem entfernten Ort aufgestellten Pumpe verbunden ist. Die Druckleitung 7 ist zusammen mit anderen Armaturen in einer Grube 8 angeordnet. Zu der Befüllungsstation gehören eine Steuersäule 9 mit einem Eingabetableau für ein Rechnerprogramm und ein Steuergerät 10, welches einen Rechner mit einem Speicher zur Aufnahme spezifischer Daten unterschiedlicher Behältertypen enthält, so daß gängige Behältergrößen und Behälterformen durch das Rechnerprogramm abgetastet und die zugehörigen Daten in das Rechnerprogramm eingespeist werden können. Das Steuergerät 10 kann an entfernter Stelle außerhalb einer Gefahrenzone aufgestellt werden. Innerhalb der Grube 8 ist in dem Anschlußrohr 6 ein Absperrventil 11 mit einem durch das Steuergerät 10 betätigten Antrieb 12 angeordnet. An das Anschlußrohr 6 ist außerdem ein mit dem Rechner verbundener Drucksensor 13 und ein ebenfalls mit dem Rechner verbundenes Volumendurchflußmengenmeßgerät 14 angeordnet. Alle Steuergrößen werden auf Höhe einer Bezugsebene ermittelt, die beispielsweise in der Schienenoberkante liegt. In diesem Falle ist in der Zeichnung mit H1 die Installationshöhe von Schienenoberkante bis Drucksensor 13, mit T die Höhe Schienenoberkante bis Behälterunterkante, mit H die Gesamthöhe vom Drucksensor 13 bis zum Füllstand 15 und mit h der Füllstand im Behälter angegeben.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an der Steuersäule 9 zunächst Hauptschalter betätigt, das spezifische Gewicht der einzufüllenden Flüssigkeit, die gewünschte Füllmenge und ein Kennzeichen des zu befüllenden Behälters 1, beispielsweise des Eisenbahnkesselwagens, eingegeben, dessen spezifische Daten in dem Speicher des Rechners enthalten sind. Danach erfolgt das Ankoppeln des Druckschlauches 5 und die Öffnung des Absperrventils 4 im Druckrohranschluß 3 und gegebenenfalls eines weiteren Ventiles an der Mündung des Druckrohranschlusses 3 in den Behälter 1. Darauf folgt selbsttätig eine hydrostatische Messung eines eventuellen Restinhalts des Behälters 1 und eine volumenabhängige Befüllung des Behälters 1 mit einer vorher festgelegten Flüssigkeitsmenge, zum Beispiel mit drei Kubikmetern, in Ergänzung zu dem festgestellten Restinhalt des Behälters 1. Nach Durchführung dieses ersten Füllvorganges erfolgt eine erneute Messung des Behälterinhalts auf hydrostatischem Wege und anschließend ein Vergleich der Werte der gemessenen Füllhöhe bzw. der daraus errechneten Füllmenge mit dem im Rechnerprogramm vorgegebenen Wert für diese Füllhöhe bzw. Füllmenge. Bei einer Abweichung über eine zulässige Toleranz hinaus liegt ein Fehler vor, zum Beispiel eine fehlerhafte Eingabe der Identifikationsdaten des angeschlossenen Behälters 1, so daß auf diese Weise eine Identifikationsprüfung erfolgt. Korrekturen sind dann ohne Nachteile möglich.

Wird bei dieser hydrostatischen Messung am Anfang des Befüllungsvorganges bereits ein Befüllungsgrad von mehr als 80% festgestellt, so findet keine weitere Befüllung mehr statt. In diesem Falle ist das Verfahren nach der Erfindung zur Restbefüllung nicht geeignet.

Stellt das System keine Fehler oder nur Abweichungen innerhalb der zugelassenen Toleranz fest, kann die weitere Befüllung des Behälters 1 durchgeführt werden. Dies geschieht in der Weise, daß die weitere Befüllung des Behälters ebenfalls in Teilmengen bis zunächst etwa 60%, dann bis etwa 80% und schließlich 100% der insgesamt einzufüllenden Flüssigkeitsmenge mit einer jeweils zwischen den Befüllungsstufen durchgeführten Routinemessung der hydrostatischen Druckhöhe der Füllmenge im Behälter 1 erfolgt.

Sobald eine 100-%-Füllung entsprechend der vorgegebenen Maximalfüllmenge erreicht ist, erfolgt eine weitere Meßroutine. Falls der Füllungsgrad dabei mit einer Fehlmenge von mehr als 2% von der vorgegebenen Maximalmenge abweicht, so wird die Differenzmenge ermittelt und der 100-%-Füllungsgrad erneut angefahren. Ist die 100-%-Füllung jedoch um mehr als 2% überschritten, wird auf der Steuersäule 9 eine Überfüllung optisch und vorteilhaft auch akustisch angezeigt. Der Befüllungsvorgang wird durch das Abschalten der Befüllungsstation, durch das Schließen der Ventile im Druckrohranschluß 3 und durch das Abkuppeln des Druckschlauches 5, beendet.

Bezugszeichenliste

 1 Behälter
 2 Schienenfahrgestell
 3 Druckrohranschluß
 4 Absperrventil
 5 Druckschlauch
 6 Anschlußrohr
 7 Druckleitung
 8 Grube
 9 Steuersäule
10 Steuergerät
11 Absperrventil
12 Antrieb
13 Drucksensor
14 Volumendurchflußmengenmeßgerät
15 Füllstand

Claims (4)

1. Verfahren zur Befüllung transportabler Behälter (1), insbesondere von auf Schienen fahrbaren Eisenbahnwagen, mit Flüssigkeit über einen unten in den Behälter (1) mündenden Druckrohranschluß (3) mit einem betätigbaren Absperrventil (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Befüllung durch ein Rechnerprogramm mit integrierten Daten (Peiltabelle) des Behälters (1) in der Weise erfolgt, daß nach Herstellung des Befüllungsanschlusses eine Messung des Restinhalts des Behälters (1) auf hydrostatischem Wege (13) und anschließend eine volumenabhängige Befüllung des Behälters (1) in Ergänzung zu dem festgestellten Restinhalt bis zu einer vorgegebenen Maximalfüllmenge, danach eine erneute Messung des Behälterinhalts auf hydrostatischem Wege (13) mit einer Identifikationsprüfung des Behälters (1) in Übereinstimmung mit den integrierten, diesem Behälter (1) zugeordneten Daten des Rechnerprogramms und gegebenenfalls eine Füllmengenkorrektur durch wenigstens teilweise Programmwiederholung vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Teilbefüllung des angeschlossenen Behälters (1) und der sich anschließenden hydrostatischen Füllhöhenmessung (13) eine Identifikationsprüfung des angeschlossenen Behälters (1) durch Vergleich der eingegebenen und der gemessenen Daten im Rechnerprogramm erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechnerprogramm spezifische Daten mehrerer Behältertypen enthält, den zur Befüllung angeschlossenen Behältertyp selbsttätig erkennt und das entsprechende Befüllungsprogramm selbsttätig steuert.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sie ein in beliebiger Entfernung von der Befüllstation aufgestelltes Steuergerät (10) mit einem elektronischen Rechner und einem Speicher, in den spezifische Daten für die Befüllung wenigstens eines Behälters (1) eingegeben sind,
• - ein mit dem Steuergerät (10) verbundenes Steuerpult (Steuersäule 9)
• - und in einer Grube (8) unterhalb des tiefsten Punktes des Behälters (1) in einer mit dem Druckrohranschluß (3) des Behälters (1) kuppelbaren Fülleitung (Anschlußrohr 6) angeordnete Armaturen (Absperrventil 11, Drucksensor 13, Volumendurchflußmengenmeßgerät 14) mit durch den Rechner steuerbarem Antrieb (12) zur Betätigung des Absperrventils (11) aufweist.