Überfüllsicherung für Flüssigkeitstanks
Die Erfindung betrifft eine Überfüllsicherung für Flüssigkeitstanks, mit wenigstens einem Abtaster und einer mit diesem flexibel verbundenen Steuerschaltung sowie einer mit einem Ventil oder einer Pumpe versehenen Fülleitung für den Tank.
Beim Auffüllen von Flüssigkeitstanks, beispielsweise von Tankwagen, kann es trotz verschiedener Vorsichtsmassnahmen vorkommen, dass die Einfüllmenge das vorgesehene Fassungsvermögen des Tanks übersteigt.
Insbesondere bei Füllvorrichtungen, die eine Mengenanzeige vornehmen, kann es passieren, dass der Tank noch teilweise gefüllt ist und daher die vorgesehene Füllmenge den Tank zum Überlaufen bringen kann. Das Überlaufen des Tanks kann nicht nur unangenehm, sondern auch gefährlich sein, insbesondere wenn es sich bei der Flüssigkeit beispielsweise um Benzin handelt. Dasselbe Problem existiert jedoch für stationäre Flüssigkeitstanks, beispielsweise für Heizöltanks.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, welche ein überlaufen von Tanks während des Einfüllvorgangs verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein pneumatisch betriebener Abtaster mit dem Innenraum des Flüssigkeitstanks in Verbindung steht oder innerhalb desselben angeordnet ist, dass eine Steuerleitung, welche den Abtaster mit der Steuerschaltung verbindet, eine Kupplung enthält, dass die Steuerschaltung bei Ansprechen des Abtasters den Durchfluss durch die Fülleitung verändert und dass die Kupplung so angeordnet ist, dass deren Lösen die gleiche Wirkung hervorruft wie das Ansprechen des Abtasters.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass für den Füllvorgang zwei verschiedene Leitungssysteme benötigt werden. Ist die von der Steuerleitung hergestellte Verbindung zwischen dem Abtastelement und der Steuervorrichtung auf irgend eine Weise unterbrochen, wird automatisch das Ventil für das zweite Leitungssystem, die eigentliche Versorgungsleitung, geschlossen. Auf diese Weise ist auch in beliebigen anderen Störungsfällen, wie z.B. bei durchgescheuerten oder nicht angeschlossenen Steuerleitungen, ein Auffüllen des Tanks ausgeschlossen.
Gemäss einer weiteren günstigen Ausgestaltung der Erfindung enthält die Steuerschaltung eine pneumatisch betriebene Verknüpfungsschaltung. Auf diese Weise wird eine gute Kompatibilität mit dem pneumatisch betriebenen Abtaster erreicht. Ausserdem ist eine eventuelle Explosionsgefahr bei hochexplosiven Füllstoffen seitens der Steuerschaltung und des Abtasters vollkommen ausgeschlossen. An keiner Stelle dieser Anordnung sind elektrische Stromkreise vorgesehen, welche Schaltfunken auslösen und damit eine Explosionsgefahr bilden könnten. Ferner stellt sich die Energieversorgung der Steuerschaltung äusserst einfach dar, da sowohl an Tankwagen als auch an stationären Verteilern im allgemeinen eine Pressluftanlage vorhanden ist, welche die Energieversorgung der Steuerschaltung zusätzlich übernehmen kann.
Gemäss einer weiteren günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerschaltung zum Ansprechen auf eine vom Abtaster oder durch Betätigung der Kupplung verursachte Druckänderung innerhalb der Steuerleitung ausgelegt. Durch diese Massnahme wird eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit erreicht, da die Steuerschaltung nicht nur auf ein Signal des Abtasters reagiert, sondern auch auf eine nicht oder nur unvollständig angeschlossene Steuerleitung.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht einer Füllvorrichtung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 das Blockdiagramm der Steuerschaltung für die Anordnung gemäss Fig. 1,
Fig. 3 die Schnittdarstellung eines Abtastelements für die Anordnung gemäss Fig. 1,
Fig. 4 die Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Abtastelement,
Fig. 5 die Schnittdarstellung eines Verbindungsstekkers für die Steuerleitungen,
Fig. 6 einen axialen Schnitt durch zwei miteinander verbundene Kupplungsteile,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem stationären Flüssigkeitstank,
Fig. 8 das Blockdiagramm einer Verknüpfungsschaltung in Verbindung mit einer Anordnung gemäss Fig. 6, und
Fig.
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Verknüpfungsschaltung zur Verwendung in einer Anordnung gemäss Fig. 6.
Eine Füllstation zur Füllung von Tankwagen gemäss Fig. 1 besteht aus zwei Füllstellen A und B, die auf verschiedenen Seiten einer Ladebrücke 12 angeordnet sind. An die Füllstation B ist ein Tankwagen 11 angeschlossen. An der Ladebrücke befinden sich mehrere Gruppen von im Beispiel drei Auslegern 13. Von diesen kann jeweils einer auf jede der beiden Füllstationen geschwenkt werden, während die anderen beiden nur für eine der Füllstationen zuständig sind. Auf der Ladebrükke ist ein eine Steuervorrichtung enthaltender Kasten 14 angeordnet, der den Füllvorgang beispielsweise über nicht gezeigte Vorrichtungen zum Sperren von Pumpen oder Ventilen steuert. Die Steuervorrichtung im Kasten 14 ist mit dem Tankwagen 11 über eine Steuerleitung 14a, über einen Sicherungsstecker 14b und über eine Kupplung 14c verbunden.
Die in dem Kasten 14 enthaltene Steuerschaltung besteht im wesentlichen aus der in Fig. 2 als Blockschalt- bild dargestellten fluidischen Verknüpfungsschaltung.
Die Schaltung enthält als wesentliche Schaltelemente ODER/NOR-Schaltungen. Zwei dieser Schaltungen, die Schaltungen 23 und 24. empfangen Signale, die anzeigen, dass in einer der beiden Füllstationen ein Tankwagen zugegen ist und dass eine Steuerleitung an diesen angeschlossen ist. Für jede Füllstation ist ein Paar 21, 22 bzw.
25, 26 von je mit vier Eingängen versehenen ODER/ NOR-Schaltungen vorgesehen, die auf diese Weise ein sieben Eingänge verarbeitendes ODER/NOR-Tor darstellen. Jede dieser Torschaltungen gibt dann ein Ausgangssignal ab, wenn auf einem der sieben Eingänge ein Signal ansteht, was bedeutet, dass eine Zelle des Tankwagens gefüllt ist. Die Ausgänge der Torschaltungen 21, 22 bzw. 25, 26 sind fluidischen bistabilen Schaltungen 27 bzw. 32 zugeführt. Diese Schaltungen übertragen die Si- gnale an eine ODER/NOR-Schaltung 30 u. an eine der beiden Sdtaltunln 28 bzw. 31, die durch die Eingangssi- anale von den Schaltungen 23 bzw. 24 rückgestellt werden.
Von den Schaltungen 23 und 24 wird ein die Anwesenheit eines Tankwagens anzeigendes Signal an eine ODER/NOR-Schaltung 29 weitergegeben, die dann ein Signal abgibt, wenn keins der Signale an der Schaltung 30 ansteht. Die Schaltung 30 steuert ein Stellglied 33, das die Zufuhr von Flüssigkeit über den beide Füllstationen bedienenden Ausleger verhindert, wenn keine der Stationen angeschlossen ist oder wenn eine der beiden den Füllzustand signalisiert.
Ferner sind zwei weitere Stellglieder 34 und 35 vorgesehen, die von ODERfNOR-Schaltungen 28 bzw. 31 gesteuert werden, und die die Zufuhr von Flüssigkeit an die entsprechende Füllstation sperren, wenn ein von den Schaltungen 27 bzw. 32 kommendes Signal vorliegt, das den gefüllten Zustand anzeigt, oder wenn ein von den Schaltungen 23 bzw. 24 kommendes Signal anzeigt, dass kein Tankwagen in der betreffenden Füllstation anwesend ist.
In jeder Zelle des Tankwagens ist ein von der eingefüllten Flüssigkeit betätigbarer und den Füllstand anzeigender Abtaster eingebaut, der in Fig. 3 dargestellt ist. Die Anordnung besteht aus einem Ball 41, der in einem mit Öffnungen versehenen zylindrischen Gehäuse mit Hilfe eines Splints 43 gehalten ist. Dieser Ball wirkt auf ein Kolbenventil 44 ein, das die Verbindung 45 zu einer Steuerleitung unterbricht. Die Anordnung ist an einer Halterung 46 innerhalb der Zelle des Tanks befestigt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen Abtasters. Die Anordnung besteht aus einer Spindel 90, welcher über eine Steuerleitung der Druck von der Steuerschaltung zugeführt wird. Am unteren Ende der Spindel ist ein Nadelventil 93 angeordnet, durch welches im Normalzustand die Luft einem Ausgangsrohr 94 zugeführt wird. Der vom Nadelventil 93 im geöffneten Zustand ausgeübte Widerstand reicht nicht aus, um die Steuerschaltung zum Ansprechen zu bringen.
Wenn jedoch der Fuss 91 des Abtasters in eine Flüssigkeit eintaucht, wird durch den Auftrieb eine Membran 92 gegen das Nadelventil 93 gedrückt, wodurch dieses Ventil geschlossen wird. Dadurch steigt der Druck innerhalb der Spindel 90 und damit in der Steuerleitung an, wodurch die Steuerschaltung anspricht.
Ein Sicherungsstecker 14b, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, besteht aus zwei Gegenstücken 47 und 48. Die als Steuerleitungen dienenden Verbindungen 45, die beispielsweise aus Kunststoffschläuchen bestehen, sind in einem drahtummantelten Hochdruckschlauch 49 gebündelt und in dieser Form an die Steckverbindung herangeführt. An den Teil 47 gen die Verbindungen 45 in Verlängerungen 50 über, die über das eigentliche Stekkerteil hinausragen. Am Teil 48 gehen die Verbindungen 45 in Ansätze 51 über, die auf die Verlängerungsstücke 50 abgestimmt sind, welche vom Steckerteil 47 ausgehen.
Wenn die Verlängerungen 50 in die Einsätze 51 eingeführt sind, werden sie mit Hilfe von Dichtungsringen 52 abgedichtet. Ein zum Steckerteil 47 gehörender Überwurf schützt die Verlängerungsstücke vor mechanischer Beschädigung. Ferner ist dieser Überwurf mit einer eine Feder enthaltenden Rastvorrichtung 53 versehen, welche in eine am Steckerteil 48 angebrachte Vertiefung eingreift. Die Rastvorrichtung ist so ausgelegt, dass die Trennung des Sicherungssteckers nur durch Überwindung eines gewissen Widerstands erreicht werden kann.
Fig. 6 zeigt ein Steckerteil 56, das mit einem Teil 55 zusammen wirkt. Dieser Kupplungsstecker wird im Ausführungsbeispiel auf dem Tankwagen montiert, wobei diese Steckerkonstruktion eine grosse Ähnlichkeit mit der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion aufweist. Einzig eine Verbindung, nämlich diejenige welche zur Schaltung 23 oder zur Schaltung 24 führt, ist nicht durch das Stekkerteil 55 geführt. Diese Verbindung endet dort blind. Ein weiterer Unterschied besteht in der Befesflgungsvorndi- tung, welche die beiden Kupplungsteile fest miteinander verriegelt. Diese Befestigungsvorrichtung besteht aus mehreren Hebeln 57, die an einem Überwurf 58 am Kupplungsteil 56 befestigt sind. Die Hebel 57 weisen Nocken 59 auf, welche in Ausnehmungen 60 innerhalb des Kupplungsteils 55 eingreifen.
Die Nocken 59 sind so bemessen, dass die Kupplung 14c arretiert wird, wenn die Hebel betätigt werden. Dadurch wird eine Dichtungsscheibe 61, die beispielsweise aus synthetischen Elastomeren besteht, zwischen die einzelnen Teile gepresst. Die Hebel 57 weisen Abflachungen 62 auf, die bei voll geöffnetem Hebel ein Trennen der Kupplungsteile ermöglichen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sieben Steuerleitungs-Verbindungen kreisförmig um eine mittlere Verbindung angeordnet. Dabei ist die mittlere Verbindung diejenige zu den Torschaltungen 23 oder 24.
Sowohl der Sicherheitsstecker als auch der Kupplungsstecker sind durch die Drahtabschirmung elektrisch abgeschirmt.
Für jede Zelle des Tankwagens kann entweder eine separate Steuerleitung 14a verwendet werden, oder es können die im Inneren des Tankwagens angeordneten Abtaster an eine gemeinsame Kupplung angeschlossen sein.
Ferner muss die beschriebene Anordnung nicht unbedingt an einem Tankwagen angebracht sein, sondern sie kann in Verbindung mit einer beliebigen Steuervorrichtung wie beispielsweise zur Überwachung von Temperatur, Druck oder anderen Grössen, verwendet werden.
Ferner ist es möglich, dass die beschriebene Kupplung nicht allein zur Verbindung von Steuerschaltungen verwendet wird, sondern dass die Kupplung beispielsweise Teil einer Verbindung zwischen den Auslegern 13 und dem Tankwagen oder der Verbindung zwischen zwei Flugzeugen während des Flugs darstellt.
Ausserdem ist es möglich, dass zusätzlich zu den beschriebenen Abtastvorrichtungen eine Anordnung vorgesehen ist, die eine Mengenmessung in den Tankwagenzellen durchführt und ein fluidisches Steuersignal abgibt, das einem an der Ladebrücke angeordnetem Gerät zur Mengenkontrolle zugeführt wird. Dieses Gerät kann so ausgelegt sein, dass die in einer Zelle vorhandene Menge zu der voreingestellten gewünschten Menge addiert wird und dass ein Signal abgegeben wird, wenn das Fassungsvermögen der Zelle überschritten wird.
Ferner sind auch einfachere Anordnungen als die bisher beschriebenen denkbar. Fig. 7 zeigt ein solches einfacheres Ausführungsbeispiel. Dort ist ein stationärer Tank 66 gezeigt, der über eine Leitung 67 von einem Tankwagen 68 aufgefüllt werden soll. Der Tankwagen weist einen Kompressor 69, eine Pumpe 70, eine Steuervorrichtung 71 und ein pneumatisch betriebenes Ventil 72 für die Leitung 67 auf. An die Steuervorrichtung 71 ist über eine Sicherheitskupplung 72 eine Steuerleitung 73 angeschlossen, wobei die Steuerleitung auf eine Spindel 74 aufgewickelt werden kann.
Die lösbare Kupplung am Ende der Leitung 73 ist eine Sicherheitskupplung, durch welche die Leitung blokkiert wird, wenn die Kupplung 72 offen ist. Dabei können auch ähnliche Sicherheitskupplungen als die beschriebenen verwendet werden.
Fig. 8 zeigt die Steuerschaltung einer Anordnung gemäss Fig. 7. Von einem Kompressor 69 wird über ein Grob- und ein Feinfilter 75, bzw. 76 Luft zugeführt und auf zwei Regelventile 77 und 78 gegeben. Deren Ausgangsdrücke werden am Anzeigegerät 79 und 80 angezeigt. Ein Abtaster 81 ist über eine Steuerleitung 73 mit Aussendruck verbunden, wenn ein bestimmter Speisedruck überschritten wird. Die Steuerleitung 73 ist an einen Schmitt-Trigger 82 angeschlossen, der über eine einstellbare Drossel 89 auf einen gewünschten Rückstau Druck in der Steuerleitung 73 einstellbar ist. Die Versorgung dieses Schmitt-Triggers erfolgt über das Niederdruckventil 77 und über eine Drossel 84. Der Schmitt Trigger steuert eine pneumatisch schaltbare elektrische Anzeigevorrichtung 85 und ein Steuerventil 86, das wiederum ein Ventil 72 steuert.
Das Ventil 72 erhält den hohen Versorgungsdruck von dem Hochdruckventil 78.
Am Eingang C des Schmitt-Triggers ist ein konstanter Druck vorhanden, wodurch ein Signal am Ausgang 0- des Schmitt-Triggers erscheint. Wenn jedoch am Eingang C1 der Druck ansteigt, wird das Ausgangssignal auf den Ausgang Ot umgeschaltet. Der Druckanstieg am Eingang C1 ist gross genug, um den Schmitt-Trigger umzuschalten, wenn der Abtaster anspricht oder wenn die Sicherheitskupplung nicht geschlossen ist und keine Verbindung mit dem Abtaster besteht. Auf das Signal am Ausgang Oi hin wird das Steuerventil 86 geschlossen und die Versorgung des Ventils 72 unterbrochen. Daraufhin schliesst dieses Ventil 72 und unterbricht den Füllvorgang. Ausserdem schliesst das Ventil 72, wenn der Versorgungsdruck abfällt. Dadurch ist eine sichere Arbeitsweise der Anordnung gewährleistet.
Wenn mehrere stationäre Tanks 66 vorhanden sind, ist es nicht notwendig, getrennte Steuerschaltungen vorzusehen. Es können mehrere Abtaster 81 in Reihe geschaltet werden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Im allgemeinen werden die Tanks nicht bis auf ihr maximales Fassungsvermögen aufgefüllt, weshalb die Abtaster 81 nur in diesem äussersten Notfall ansprechen. Wenn jedoch ein Tank diese Grenze überschreitet, kann der betreffende Abtaster in den meisten Fällen schon durch Herausnehmen des Füllrohres 67 deaktiviert werden, so dass die anderen Tanks dann noch aufgefüllt werden können.
Die beschriebene Anordnung ist sowohl für stationäre als auch für bewegliche Tanks anwendbar. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Versorgung stationärer Tanks unter Umständen schwieriger sein kann und längere Leitungen 67 und 73 erfordert. Die in Fig. 8 dargestellte Schaltung berücksichtigt jedoch solche langen Leitungen. Sind andererseits kürzere Leitungen vorhanden, kann gemäss Fig. 9 anstelle eines Schmitt Triggers eine NOR-Schaltung verwendet werden. Die Leitung 73 wird in diesem Fall über eine Drossel 84a versorgt, während der in der Steuerleitung auftretende Rückstau die NOR-Schaltung 82 steuert.