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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein Verfahren
zum Betrieb eines Abgabesystem unter Verwendung der Steuereinrichtung
für Mineralölprodukte oder anderen viskosen Flüssigkeiten
für Tankfahrzeuge oder Tankbehälter und Container
für Flüssigkeiten. Derartige gattungsgemäße
Abgabesysteme haben einen breiten Anwendungsbereich und sind in
der Regel zwischen einem Tankbehälter (Quelltank) zur Abgabe
und einem Tankbehälter zur Befüllung (Zieltank)
angeordnet. Sie werden vorzugsweise zum Befüllen von Kundenbehältern
oder Tankanlagen mit Mineralölen oder Schmierstoffen oder
auch allgemein zum Umfüllen größerer
Mengen von viskosen Flüssigkeiten, eingesetzt.
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Am
häufigsten werden sie in Tankfahrzeugen zur Belieferung
von Tankstellen und anderer industrieller Großabnehmer
mit Mineralölprodukten verwendet.
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Aus
der Literatur und in der praktischen Anwendung sind derartige Abgabesysteme
in zahlreichen unterschiedlichen Bauformen bekannt. Sie weisen dabei
eine zweckbestimmte, insbesondere immer auf deren Anwendungserfordernis
zielgerichtete Konstruktion und Steuereinrichtung auf. Gemeinsam kennzeichnend
für gattungsgemäße Abgabesysteme sind
dabei in vielen Bauarten ähnlich verwendete Baugruppen,
wie hydraulisch angetriebene Pumpen, Magnetventile, Mehrwegventile,
Rohrleitungen, Messeinrichtungen für die abzugebenden Mineralölproduktmengen
mit Füllstandsgebern, im Folgenden auch Niveaustandsgeber
genannt, Absperrklappen und elektronische Zählwerke zur
Einstellung der abgegebenen Produktmenge.
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Da
die hier im Mittelpunkt der Betrachtungen stehenden Mineralölprodukte
jeweils nach Abnehmer in unterschiedlichen Sorten und Zusammensetzungen
benötigt werden, ist deren sortenreiner Bevorratung im
Tankfahrzeug und deren Abgabe in die Kundentanks von Tankstellen
oder anderen Industrieabnehmern besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Dabei
sind die meisten Tankfahrzeuge, je nach Bauart, mit mehreren Tankbehältern
ausgerüstet, welche mit verschiedenen Mineralölprodukten
oder Qualitäten befüllt werden. Derartige Tankbehälter
sind oft als Industriecontainer (IBC) ausgebildet.
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Die
an die Produktqualität zu stellenden hohen Reinheitsanforderungen
machen es erforderlich, das die IBCs immer nur sortenrein, also
immer für das gleiche Produkt verwendet werden. Dabei sind die
in den einschlägigen Normen festgelegten Grenzwerte für
Verunreinigungen durch andere Produkte oder Qualitäten
unbedingt einzuhalten. Gleiche Anforderungen sind auch an die verwendeten
Abgabesysteme in die Kundentanks zu stellen. Die sauberste, aber
vom Aufwand und von der Kostenseite ungünstigste Lösung
ist es, für jedes Produkt ein eigenes Abgabesystem sortenrein
zu verwenden.
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Ein
vergleichbares Abgabesystem, allerdings für Kleinstmengen
an Tankstellen, ist aus der
DE 195 113 59 A1 bekannt. Hier werden üblicherweise
für die Abgabe von unterschiedlichen Produktqualitäten
jeweils ein eigenes komplettes Abgabesystem mit Förderpumpe
und Messeinrichtung verwendet, um eine verunreinigungsfreie und
sortenreine Abgabe zu realisieren. Bei Abgabesystemen für
größere Mineralölmengen, z. B. bei Auslieferung
durch Tankfahrzeuge müssen auch die Baugruppen der Abgabesysteme
entsprechend größer dimensioniert sein. Daher
kann diese vorbekannte technische Lösung für Kleinmengen
nicht kostengünstig übernommen werden.
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Für
die Großanlieferung von Mineralölprodukte ist
allerdings festzustellen, dass die Rückstandsmengen in
dem angeschlossenen Abgabesystem mit seinen Leitungen, Schläuchen,
Pumpen, Ventilen, Mess- und Zählwerken nach Abschluss des Befüll-
oder Abgabevorgangs wesentlich geringer sind als in den Tankbehältern
oder noch vorhandenen Zwischenkammern. Zur Vermeidung von aufwendigen
und per Hand durchzuführenden Schlauchwechselarbeiten bei
jedem Produktwechsel, eröffnet sich dadurch sich die Möglichkeit,
diese geringen Produkt-Rückstandsmengen durch Reinigungs-
oder Rückspühlprozesse zu vermeiden und das Abgabesystem
für die Befüllung der Kundentanks mit einem anderen
Mineralölprodukt kurzfristig erneut nutzbar zu machen.
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Auf
Basis dieser Erkenntnisse wurden technische Lösungsvorschläge
gemacht, die statt für jeden Tankbehälter oder
jedes Produkt ein eigenes Abgabesystem zu verwenden, nur eine einzige
Abgabeeinrichtung für alle Produkte vorsehen, welche durch die
Mehrfachnutzung in der Lange sein sollte verschiedene Mineralölprodukte
sortenrein in die Kundentanks auszuliefern. Andere Vorschläge
sehen nur dem jeweiligen Produkt zugeordnete gesonderte Abgabeschläuche
vor, während die Produktreste der anderen Bauteile durch
Rückspühleinrichtungen beseitigt werden.
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So
ist aus der
DE 198
035 49 A1 eine Vorrichtung zur Auslieferung größerer
Flüssigkeitsmengen bekannt, in deren Abgabeeinrichtung
ein zusätzliches Rückführsystem angeordnet
ist. Das Rückführungssystem weist einen zusätzlichen
Einlaufstutzen auf der über ein- oder mehrere zusätzliche
Rohrleitungen und einen Zwischenbehälter mit den Quelltankbehältern
(oder Vorratsraum) verbunden ist. Einlassseitig wird der Einlaufstutzen
mit dem Auslass der Förderpumpe verbunden. Der Entleerungsvorgang
soll dann wie folgt ablaufen. Nach Beendigung der Abgabe eines Produkts
aus dem ersten Behälter wird die Abgabeleitung geschlossen
und an den nächsten Behälter zur Produktabgabe
angekoppelt.
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Der
Ausgang der Förderpumpe wird über die Rücklaufleitung
mit dem entleertem ersten Behälter verbunden und die Pumpe
solange betrieben, bis die in den Anlagenkomponenten (Pumpe, Messeinrichtung
usw.) stehenden Restflüssigkeiten vollständig
in den ersten Quell-Tankbehälter zurückgeführt
sind. Dabei füllen sich die Komponenten und Leitungen mit der
neu abzufüllenden Flüssigkeit und der Abgabevorgang
kann erneut beginnen.
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Nachteilig
an dieser vorgeschlagenen Lösung ist insbesondere die Notwendigkeit
ein zusätzliches Rückführsystem mit neuen
Baugruppen zu integrieren oder in vorhandene Abgabesysteme einzubauen,
wodurch zusätzliche Kosten verursacht werden. Da die meisten
Bedienfunktionen per Hand durch den Anlagenfahrer ausgeführt
werden müssen, ist dessen Belastung, durch die vorgeschlagene Technik
nicht geringer geworden.
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Für
den Anlagenfahrer/Bediener ist es auch fast unmöglich abzuschätzen,
wann die erste Flüssigkeit die Baugruppen, Schläuche
und Rohrleitungen des Abgabesystems nun vollständig verlassen hat
und mit der nächsten Flüssigkeit vollständig
befüllt ist. Da auch weitere Messvorgänge als
Entscheidungshilfe nicht vorgesehen sind, können Bedienfehler
als Quelle für die Entstehung von Verunreinigungen nicht
ausgeschlossen werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine
Steuereinrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb in einer Abgabesystem
zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet und im
Wesentlichen ohne zusätzliche Leitungen oder Behälter
auskommt, sich leicht in vorhandenen gattungsgemäße
Abgabesysteme integrieren lässt, leicht bedien- und steuerbar
ist und durch Vermeidung schwerer körperlicher Belastung
des Anlagenfahrers die Gefahr von Fehlbedienungen vermeidet. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnen Teils des ersten
Anspruchs gelöst. In den Unteransprüchen sind
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird
eine Steuereinrichtung für eine Abgabesystem zur sortenreinen
Abgabe von Mineralölprodukten oder anderen viskosen Flüssigkeiten
für Tankfahrzeuge oder dergleichen vorgeschlagen, welche
einen Taster zur Abgabe von zeitlich begrenzten Steuerimpulsen aufweist,
der mit einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zur Verarbeitung
der Steuerimpulse signaltechnisch verbunden ist. Dabei ist die SPS
zur Realisierung von Mess-, Steuer- und Schaltvorgängen
mit den jeweiligen Anlagenkomponenten des Abgabesystem gekoppelt
und verfügt über wenigstens ein Programm zur Realisierung
der verschiedenen Regelungs- und Steueraufgaben.
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Die
notwendigen einzelne Steuerungsaufgaben werden durch Implementation
entsprechender Programmmodule in die SPS realisiert. So ist es insbesondere
sehr vorteilhaft möglich, die Drehrichtung der Förderpumpe
durch die Bedienung eines Taster, der eine Programmroutine in der
SPS auslöst, gezielt umzukehren. Das führt in
Verbindung mit weiteren von der SPS gesteuerten Regelungsmaßnahmen
zur automatischen Entleerung des Abgabesystem von einem Mineralölprodukt
aus einem ersten Abgabevorgang zurück in den Tankbehälter
und stellt eine erneute sortenreine Abgabebereitschaft für
ein zweites Mineralölprodukt her. Das erfindungsgemäße
Steuerungsverfahren ist also besonders vorteilhaft für
den Produktwechsel bei der Lieferung verschiedener Mineralölsorten
einzusetzen.
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(Aber
auch alle anderen bekannten Betriebsarten solcher gattungsgemäßen
Abgabesysteme lassen sich durch die Verwendung einer SPS leicht
und sicher realisieren. Dabei dienen insbesondere die Messwerte
der beiden Niveaustandsgeber als Basis für die in der SPS
aufzurufenden und abzuarbeitenden Programmroutinen)
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Die
Erfindung soll nun anhand mehrer Ausführungsbeispiele und
einer Figur näher erläutert werden. Prinzipiell
können die meisten bekannten Baugruppen von bekannten Abgabeanlagen
auch für das erfindungsgemäße Abgabesystem
verwendet werden.
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Das
sind insbesondere bekannte (hydraulische) Förderpumpen,
Filterelemente, beleuchtetes Schauglas, Messkammern bekannter Bauart,
Rückschlagklappen und Absperrklappen (z. B. von Haar), Zwischenbehälter
mit/und Niveaustandsgeber (Liquifant) und ein elektronisches Zählwerk
(Micro Load) zur Einstellung und Bestimmung der abzugebenden Produktmenge.
Das Abgabesystem mit der erfindungsgemäßen Steuerung
ist dabei zur Auslieferung von verschiedenen Sorten von Mineralölprodukten an
ein Tankfahrzeug montiert und mit mindestens zwei Mineralöltanks
verbunden. Die Mineralöltanks können insbesondere
als IBC-Behälter (Industriecontainer) ausgebildet sein.
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Das
Abgabesystem mit Steuerung kann jedoch auch zum stationären
Umfüllen oder zum Betanken kleinerer Behältereinheiten
vorteilhaft verwendet werden.
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Die
einzige Figur zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung, deren einzelne Baugruppen, sowie deren Verknüpfung
untereinander. Dabei ist die SPS 1 als zentrales Steuerelement
mit dem Taster 4 und mehr oder weniger indirekt auch mit
allen anderen elektronischen Baugruppen (1 bis 17)
signaltechnisch verbunden. Dabei kommt dem Taster 4 eine
besondere Schlüsselfunktion bei der Realisierung des erfindungsgemäßen
automatischen Rückspühlvorgangs für den
Produktwechsel zu.
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Die
Betätigung des Tasters erlaubt dem Bedienpersonal in einfacher
Weise die für den Rückspühlvorgang notwendigen
Verfahrensschritte automatisch ablaufen zu lassen und somit einen
Produktwechsel bei der Lieferung und Abgabe zügig vorzunehmen.
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Im
Einzelnen werden durch die Steuereinrichtung folgende Betriebsarten
des Abgabesystems realisiert.
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Inbetriebnahme:
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Die
Inbetriebnahme des Abgabesystems erfolgt regelmäßig
mit durch den Start der Förderpumpe. Erfolgt dieser bei
einem leeren-, produktfreien Abgabesystem wird ein entsprechendes
Signal des Niveaustandsgebers II 7 an die SPS 1 gesendet
und der Impulsgeber 3 der Messeinrichtung gesperrt. Dadurch
wird eine falsche Zählung von Produkt verhindert. Der Niveaustandsgeber
I sperrt die Schaltung der geschlossenen Absperrklappe II 9.
Das System wird durch Schaltung der Magnetventile (10, 11)
Entlüftung I und Entlüftung II entlüftet.
Das zu befüllende Mineralölprodukt wird nun solange
in die Anlage gepumpt bis der Niveaustandsgeber II 7 anspricht,
dann wird der Niveaustandsgeber 16 angesteuert und den Impulsgeber 3 wieder
freigeschaltet.
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Wird
durch den Niveaustandsgeber 16 keine Luft mehr detektiert,
gibt er über die SPS die Absperrklappe II 9 frei
und die Abgabe kann beginnen.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung der Niveaustandsgeber
vor und nach der Messkammer ist gewährleistet, dass das
Messsystem bis zur Absperrklappe voll ist, bevor der Impulsgeber 3 anfängt zu
zählen. Gleichzeitig verhindert die Rückschlagklappe,
dass bereits gezähltes Produkt zurücklaufen kann.
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Bei
Manuell gewähltem Abgabeende wird die Absperrklappe II 9 automatisch
geschlossen und die hinter der Klappe im System verbliebene Mineralölmenge
in den Kundentank ausgeblasen. Sollte der Liefertank (z. B. IBC-Industriecontainer)
vor dem manuell gewähltem Abgabeende leer laufen, löst
Niveaustandsgeber 16 die Absperrung der Klappe aus, sobald
er Luft im Abgabesystem meldet.
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Der
Steuerungsablauf für die Betriebsart entspricht der Inbetriebnahme
bei mit Produkt gefüllter Anlage.
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Die
beiden Entlüftertöpfe der Niveaustandsgeber 6, 7 sind
mit Produkt gefüllt, sie befinden sich im Schaltmodus der
Produktfreigabe. Das Abgabesystem ist frei von Luft. Niveaustandsgeber
II 7 schaltet nun Relais I 15, dass den Stromkreis
vom Niveaustandsgeber I 6 3/2 Wegeventil 5 schließt.
Erfolg nun über das Micro Load 2 die Produktfreigabe,
werden Niveaustandsgeber I 6 und 3/2 Wegeventil über „out 1"
der SPS mit Strom versorgt, dass Magnetventil Druckluft 14 wird
freigegeben und Steuerblock II 16 kann angesteuert werden
um die Absperrklappe II 9 zur Abgabe zu öffnen.
Das Relais IV ist dabei geschlossen und der Impulsgeber 3 zählt
die abgegebene Produktmenge.
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Entleerung und Produktwechsel:
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Ein
erfindungswesentlicher Verfahrensablauf, der durch die Verwendung
von SPS und die Anordnung eines Tast-Schalters zu deren Steuerung realisiert
wird, sind die Schaltabläufe der elektronischen Baugruppen
zur Steuerung der Anlagenkomponenten in der Betriebsart Entleerung
des Systems und Produktwechsel, der im Folgenden beschrieben wird.
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Nach
Abgabeende eines ersten Produkts, erfolgt in der Regel der Ausdruck
eines Lieferbelegs. Um nun mit dem gleichen Abgabesystem eine weitere
Sorte/Qualität eines Mineralölprodukts oder einer anderen
viskosen Flüssigkeit in einen Kundenbehälter betanken
zu können, sind die vorgeschriebenen Reinheitskriterien
einzuhalten. Durch Verwendung verschiedener Tanks für die
einzelnen Flüssigkeiten, ist hier die sortenreine Abgabe
garantiert. Eine Verunreinigung des nächsten Produkts können
nur durch nicht beseitigte Reste des vorher abgegebenen Produkts
in dem Abgabesystem entstehen. Die Erfindung offenbart hier ein
schnelles, leicht bedienbares und automatisch gesteuertes Rückspühlsytem, sowie
ein elektronisch gesteuertes Ablaufverfahren der einzelnen Verfahrensschritte.
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Zur
Entleerung mit nachfolgenden Produktwechsel wird zuerst die Abgabe
des ersten Produkts gestoppt. Die Absperrklappe II 9 schließt
sich.
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Das
Magnetventil Druckluft 14 wird geöffnet und die
Produktreste hinter der Absperrklappe II 9 werden mit Hilfe
der im Tankfahrzeug erzeugten Druckluft in den Kundentank geblasen.
Nun wird der Lieferschein für die erste Lieferung gedruckt,
welche den Impulsgeber 3 der Messeinrichtung 3, 6, 7 ausschaltet
und das 3/2 Wegeventil 5 an der Förderpumpe einschaltet.
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Nach
dem Ausdruck des Lieferscheins wird über den elektronischen
Zähler 2 (Micro Load) die Schnittstelle out 6 der
SPS angesteuert und der erfindungsgemäße Taster 4 zur
Betätigung durch das Bedienpersonal freigeschaltet.
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Zum
Start des Programms Entleerung ist nun der Taster 4 zu
betätigen. Durch dessen Auslösung wird über
den Eingang in 1 der SPS ein Steuerimpuls an das elektronische
Zählwerk 2 gegeben. In der SPS wird dieser Schaltimpuls
nun in einen zeitlich begrenzten Steuerimpuls an den Ausgang out 2 der SPS
ausgelöst. Die Impulslänge des Steuerimpulses soll
vorzugsweise etwa 48 Sekunden betragen.
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Das
nun gestartete Programmmodul der SPS realisiert die nachfolgend
beschriebenen Steuervorgänge an den angeschlossenen Anlagenmodulen 1 bis 17.
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Der
Impulsgeber 3 der Messeinrichtung 3, 6, 7 wird
ausgeschaltet und die Entlüftungsventile I und II werden über
die Relais II 18 und III 19 geschlossen, nun erfolgt
die Freigabe und Öffnung des Magnetventils für
die Pumpenhydraulik 13, wodurch sich das elektrohydraulische
3/2 Wegeventil an der Pumpe einschaltet und sich die Drehrichtung
der Pumpe umkehrt. Durch die erfindungsgemäße
Umkehrung der Drehrichtung der Förderpumpe werden die noch
in dem Abgabesystem verbliebenen Produktreste vor der Absperrklappe
II 9 zurück in den Liefertankbehälter
entleert. Zusätzlich wird das Magnetventil für
die Druckluft 14 geöffnet, was zur Freigabe der
Druckluft über die Absperrklappe II 9 (nicht dargestellt)
in das Abgabesystem führt und zur unterstützenden
Entleerung/Rückspühlung dient. Mittels der Relais
II 18 und III 19 werden die Magnetventile Entlüftung 10, 11 der Entlüftertöpfe
geschlossen und das Abgabesystem wird komplett entleert. Ist der
zeitlich begrenzte Steuerimpuls abgelaufen, wird durch das elektronische Zählwerk 2 ein
weiterer Steuerimpuls mit einer Impulslänge von 2 Sekunden
auf den Ausgang out 2 der SPS gegeben. Dadurch wird der
Steuerblock I 21 drucklos und fällt mit der Absperrklappe 18 zu.
Dadurch kann kein Produkt in die Anlage zurück laufen und
ein neuer Abgabezyklus mit einem weiteren Mineralölprodukt
kann gestartet werden. Nur im Tankbehälter (IBC) und im
Produktschlauch zwischen Tankbehälter und Abgabesystem
befinden sich noch Produktreste. Diese können dort verbleiben
und müssen nicht entfernt werden, da sowohl der Produktschlauch,
wie auch der Tankbehälter sortenrein, d. h. immer für
das gleiche Produkt verwendet werden. Erfindungsgemäß kann
nun ein Tankbehälter mit einem weiteren Produkt an das
Abgabesystem angeschlossen und die Betriebsart Inbetriebnahme zur
Abgabe des neuen Produkt erneut gestartet werden. Da bei dieser
erfinderische Art (Steuereinrichtung und Verfahren) der Entleerung
des gesamten Abgabesystems lediglich Produktanhaftungen in der Anlage
verbleiben, ist der sonst notwendige und aufwendige Spülvorgang
der Anlagenkomponenten in den meisten praktischen Fällen
nicht mehr notwendig.
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Neben
der großen Zeitersparnis durch die Anwendung der vorliegende
Erfindung bei häufig notwendigen Produktwechseln ist auch
die leichte automatisierte Bedienbarkeit des durch die SPS gesteuerten
Entleerungsvorgangs mit Rückspülung von besonderem
Vorteil.
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- 1
- Mikroprozessor
oder SPS
- 2
- elektronisches
Zählwerk (Micro Load)
- 3
- Impulsgeber
der Messeinrichtung
- 4
- Taster
- 5
- 3/2
Wegeventil
- 6
- Niveaustandsgeber
I (Messeinrichtung)
- 7
- Niveaustandsgeber
II (Messeinrichtung)
- 8
- Absperrklappe
I
- 9
- Absperrklappe
II
- 10
- Magnetventil
Entlüftung I
- 11
- Magnetventil
Entlüftung II
- 12
- Magnetventil
Entlüftung III
- 13
- Magnetventil
für Pumpenhydraulik
- 14
- Magnetventil
für Druckluft
- 15
- Relais
I
- 16
- Steuerblock
II
- 17
- Relais
IV
- 18
- Relais
II
- 19
- Relais
III
- 20
- Magnetventil
Entlüftung III
- 21
- Steuerblock
I
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19511359
A1 [0006]
- - DE 19803549 A1 [0009]