DE102020107986A1

DE102020107986A1 - Dosiervorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer abgegebenen und/oder zugeführten Fluidmenge eines Additivstoffes

Info

Publication number: DE102020107986A1
Application number: DE102020107986.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Zankl
Original assignee: Kurt Willig & Co KG GmbH
Current assignee: Kurt Willig & Co KG GmbH
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes, insbesondere zur Additivierung eines Additivstoffes beim Abfüllen von Mineralstoffen wie beispielsweise Heizöl, aus einem selbstbewegten und/oder fremdbewegten Tankfahrzeug oder aus einem stationären Tank in ein Behältnis wie einen Tank oder in ein Tankfahrzeug, mit einer Injektionsvorrichtung, welche den Additivstoff aus einem Vorratsbehälter (10) dem Volumenstrom des Hauptproduktes in einer Hauptproduktleitung (30) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zuführt und einer Steuerungseinrichtung (100), welche das zu injizierende Volumen des Additivstoffes in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Hauptproduktes in der Hauptproduktleitung (30) bestimmt und regelt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer abgegebenen und/oder zugeführten Fluidmenge eines Additivstoffes aus zumindest einem Vorratsbehälter (10) in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes, insbesondere zur Additivierung eines Additivstoffes beim Abfüllen eines Mineralöls wie Heizöl oder Diesel aus einem selbstbewegten und/oder fremdbewegten Nutzfahrzeug, insbesondere aus einem Tankfahrzeug oder aus einer stationäre Tankanlage in einen oder mehrere Tanks oder in ein oder mehrere Tankfahrzeuge. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer abgegebenen und/oder zugeführten Fluidmenge eines Additivstoffes aus zumindest einem Vorratsbehälter in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von selbstbewegten und/oder fremdbewegten Nutzfahrzeugen, insbesondere Transportfahrzeugen, Tankfahrzeugen und Fahrzeugaufbauten bekannt, die je nach Transportgut und Einsatzbereich unterschiedliche Dosiervorrichtungen aufweisen.
In der Praxis besteht bei der Verwendung von Dosiervorrichtungen einerseits ein technisches Problem bei der Zumischung von Zusatzstoffen wie beispielsweise Additiven während der Abgabe von flüssigen Gütern und andererseits verursachen Additive mit kritischen Eigenschaften technische Schwierigkeiten an Dosiervorrichtungen.
Es sind grundsätzlich zwei bekannte Typen von Dosiervorrichtungen bekannt. Zum einen wird eine Dosiervorrichtung mit einer Dosierpumpe verwendet.
Dazu wird aus einem Vorratsbehälter mittels einer Dosierpumpe, in der Regel einer Kolbenpumpe, ein Additiv in eine Abgabeleitung gepumpt. Die Steuerung wird von einer Zählerelektronik übernommen. Zum anderen wird eine Dosiervorrichtung verwendet, bei der ein manuelles oder automatisches Zudosieren eines Additivstoffes aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälters über einen Dosierzähler in eine Abgabeleitung erfolgt. Die Dosierung wird manuell durch einen Fahrer oder automatisch durch die Zählerelektronik ausgeführt.
Bei Prozessen, in denen flüssige Zusatzstoffe wie Additive zudosiert werden müssen, werden derzeit entweder Dosierpumpen, in der Regel Kolbenpumpen mit definierten Hubvolumen, oder Durchflusszähler verwendet. Dabei wird ein flüssiger Zusatzstoff aus einem Vorratsbehälter entnommen, durch eine Dosierpumpe oder durch Druckbeaufschlagung des Vorratsbehälters in den Förderstrom eines Hauptprodukts gefördert. Die Abgabemenge des flüssigen Zusatzstoffs wird durch eine Auswerteelektronik ermittelt und kontrolliert. Zusätzlich wird vor der Dosierpumpe ein Leermelder installiert, der den Hauptproduktfluss stoppt, sobald kein flüssiger Zusatzstoff im Vorratsbehälter vorhanden ist. Die Vorratsbehälter werden entweder mit einer eigenen Dosiervorrichtung versehen oder über Umschaltventile auf einer Dosiervorrichtung zusammengefasst. Zusätzlich wird in der Praxis in der Regel innerhalb des Vorratsbehälters ein Füllstandssensor installiert, der eine Überfüllung des Vorratsbehälters verhindert, wenn dieser von unten befüllt wird.
Aus der DE 93 12 134 U1 ist eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Grundstoffes, insbesondere zur Additivierung eines Stoffes beim Abfüllen von Heizöl aus einem mobilen Tankfahrzeug in Tanks, mit einer Injektionseinrichtung, welche den Additivstoff aus einem Vorratsbehälter dem Volumenstrom des Grundstoffes in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis zuführt, und einer Steuereinrichtung, welche das zu injizierende Volumen des Additivstoffes in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Grundstoffs bestimmt und regelt.
Aus der DE 92 05 585 ist eine Dosiervorrichtung bekannt, bei der ein Additiv über druckluftbetriebene Kolben-Zylinder-Einheiten einem Heizölstrom in einer Abgabeleitung zugeführt wird. Zur Erzielung einer gerichteten Additivstoffströmung aus der sich ständig umkehrenden Hubbewegung der Kolben-Zylinder-Einheiten weist diese Dosiervorrichtung zahlreiche Additivstoffleitungen mit Rückschlagventilen auf. Bei einem mobilen Tankfahrzeug konnte während des Abfüllvorgangs bei Heizöl eine dosierte Menge eines Additivstoffes zugeführt werden. Nachteilig ist hierbei, dass die Verwendung von druckluftbetriebenen Kolben-Zylinder-Einheiten eine Beschränkung der Dosiergenauigkeit zur Folge hat. Aufgrund der Arbeitsweise der Kolben-Zylinder-Einheit mit den Totpunkten bei der Bewegungsumkehr kann keine gleichmäßige Additivstoffströmung erzeugt werden. Ferner ist die verwendete Druckluft als Antriebsmedium energieaufwendig und begrenzt den Einspritzdruck des Additivstoffes auf maximal 1,5 × 10⁶ Pa. Bei Grundstoffvolumenströmen mit vergleichbaren Druckniveau bildet sich in der Injektionseinrichtung ein Gegendruck auf, der eine genaue Dosierung des Additivstoffes beeinträchtigt. Weiterhin ist nachteilig, dass bei sinkenden Temperaturen der Druckverlust an den Rückschlagventilen stark ansteigt, so dass der gewünschte Einspritzdruck schwer beherrschbar wird. Problematisch ist auch die Aggressivität verschiedener Additivstoffe gegenüber Dichtungen, die bei Rückschlagventilen und Kolben eingesetzt werden. Die Rückschlagventile und vor allem die Kolben erfordern daher einen hohen Wartungsaufwand und sind auch nur für ausgewählte Additivmedien geeignet.
Bekannte Dosiervorrichtungen haben den Nachteil, dass viele einzelne Sensoren benötigt werden. Außerdem reagieren einige Additive bei Vermischung bzw. unter bestimmten klimatischen Einflüssen kritisch mit vorhandenen Dosierpumpen bzw. Zählern. Dies führt zu erheblichen Beeinträchtigungen der Funktion oder zu erhöhten Wartungs- und Reparaturaufwand. Außerdem sind Dosiervorrichtungen aufgrund der verwendeten Materialien, Bauteile und Technologien sehr teuer, insbesondere wenn mehrere Dosiervorrichtungen installiert werden sollen.
Aufgabenstellung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Dosiervorrichtung bereitzustellen, bei der die Anzahl der Sensoren reduziert werden kann und kostspielige Dosierpumpen und Zähler eingespart werden können. Ferner sollen mit der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale einer Dosiervorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und die Merkmale eines Verfahrens gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Lösung finden sich in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.
Eine Dosiervorrichtung zur Dosierung eines Additivstoffes umfasst einen Vorratsbehälter, in dem eine Messvorrichtung integriert ist oder an dem eine externe Messvorrichtung angebracht ist und eine Injektionsvorrichtung. Die Messvorrichtung umfasst einen Messbehälter, der vorteilhaft als ein Rohr mit einem der benötigten Genauigkeit entsprechenden Durchmesser ausgeführt ist. Der Messbehälter und der Vorratsbehälter sind über eine steuerbare Rohrleitung miteinander verbunden. Die Steuerung erfolgt über ein Ventil, vorzugsweise über ein Dreiwegeventil oder über ein Ladeventil. In dem Messbehälter ist ein Füllstandssensor angeordnet, der je nach Stellung des Ventils den gesamten Behälterinhalt umfassend den Inhalt des Additivstoffes im Vorratsbehälter und den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter oder die Dosiermenge umfassend den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter erfasst. Die Injektionsvorrichtung umfasst die Zusammenführung einer zweiten Rohrverbindung, welche den Additivstoff führt mit einer ersten Hauptproduktleitung, welche das Hauptprodukt führt. Der Additivstoff wird in der Injektionsvorrichtung entweder mittels Druckaufgabe auf den Vorratsbehälter oder alternativ mittels einer Pumpe einem Hauptprodukt zugeführt. In beiden Fällen wird in der zweiten Rohrverbindung, welche einen Additivstoff führt, ein definierter zweiter Druck beaufschlagt, welcher bei der Abgabe des Hauptproduktes unter einem definierten ersten Druck zur Injektion des Additivstoffes in eine Hauptproduktleitung ansteht, wobei der zweite Druck höher ist als der erste Druck.
Der Füllstandssensor ersetzt eine Dosiereinheit, einen Füllstandssensor im Vorratsbehälter, eine Überfüllsicherung und eine Mangelsicherung.
Der Vorratsbehälter kann dreidimensional runden, ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, oder einen Querschnitt mit beliebigem Umfangverlauf aufweisen. So kann der Umfangverlauf beispielsweise auch nierenförmig, mehreckig und insbesondere auch zylindrisch sein. Im Vorratsbehälterübernimmt der integrierte Messbehälter optional und vorteilhaft in Synergie zusätzlich zur Funktion der Dosierung die Funktion einer Zugstrebe, um den Vorratsbehälter bei Druckaufgabe zu stabilisieren.
Der Messbehälter kann in einer Ausführungsform vorteilhafter Weise auch außerhalb des Vorratsbehälters angeordnet sein.
Im oberen Bereich im Messbehälter ist in beiden Ausführungsformen eine Druckausgleichsverbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Messbehälter vorhanden, um den Druck- bzw. Niveauausgleich zu ermöglichen.
Die Druckausgleichsverbindung ermöglicht es, erfindungsgemäß in Synergie mit der Steuerung der Ventile, optional den Füllstand des Vorratsbehälters und des Messbehälters sowie die zur Dosierung entnommene Menge des Additivstoffs mit wenigstens einem Füllstandssensor präzise zu erfassen. Der Füllstandssensor ersetzt eine Dosiereinheit, eine Inhaltsanzeige im Vorratsbehälter, eine Überfüllsicherung und eine Mangelsicherung.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter unter Druck setzbar. Dazu wird der Vorratsbehälter über eine Druckaufgabeöffnung mit einem definierten Druck beaufschlagt. Vorteilhaft ist über die gleiche Öffnung oder optional über eine separate Sicherheitsventilöffnung ein Sicherheitsventil zur Begrenzung des Drucks im Vorratsbehälter anordenbar. Ferner ist vorteilhafter Weise über die gleiche Öffnung oder optional über eine separate Be- und Entlüftungsöffnung ein Ventil zur Be- oder Entlüftung des Vorratsbehälters anordenbar.
Über ein Dreiwegeventil ist der Messbehälter entweder mit dem Vorratsbehälter oder mit einer Hauptproduktleitung verbindbar, in welcher ein Hauptprodukt unter einem definierten ersten Druck p1 geführt wird. Vorteilhafterweise wird der Additivstoff unmittelbar vor einer Hauptprodukt-Förderpumpe in der Hauptproduktleitung zugeführt, um einen möglichst geringen ersten Druck p1 zu erhalten und dementsprechend auch den zweiten Druck p2 niedrig zu halten.
Alternativ ist die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Messbehälter über ein steuerbares Ladeventil und die Verbindung zwischen dem Messbehälter und der Hauptproduktleitung über ein steuerbares Entladeventil herstellbar. In diesem Fall wird das Ladeventil und das Entladeventil so gesteuert, dass gleichzeitig nur eines der Ventile geöffnet ist.
Der Vorratsbehälter ist vor dem Beginn des Dosiervorganges drucklos, das heißt er steht unter atmosphärischem Druck. Das Dreiwegeventil oder das Ladeventil verbindet den Vorratsbehälter mit dem Messbehälter. Im Messbehälter stellt sich dabei das gleiche Niveau des Additivstoffes wie im Vorratsbehälter ein. Der Weg zur Hauptproduktleitung ist geschlossen.
Die Steuerung der Ventile erfolgt über eine Steuerungseinheit, welche einen elektronischen Zähler zum Zählen der Durchsatzmenge des Hauptprodukts und eine Electronic Control Unit bzw. ein Steuergerät, abgekürzt als „ECU“ bezeichnet, umfasst.
Der Vorratsbehälter wird mit Starten der Abgabe des Hauptproduktes unter einen definierten zweiten Druck p2 gesetzt, wobei der zweite Druck p2 höher ist als der erste Druck p1. Der elektronische Zähler für die Durchsatzmenge des Hauptprodukts sendet in gewissen Abständen oder kontinuierlich ein Anforderungssignal an das Steuergerät. Alternativ kann das Steuergerät auch im elektronischen Zähler integriert sein. Das Steuergerät betätigt über einen Ausgang das Dreiwegeventil. Dieses öffnet den Weg vom Messbehälter zur Hauptproduktleitung und schließt gleichzeitig die Verbindung zum Vorratsbehälter. Durch die Druckdifferenz zwischen dem zweiten Druck p2 im Vorratsbehälter und dem ersten Druck p1 in der Hauptproduktleitung strömt der Additivstoff vom Messbehälter in die Hauptproduktleitung. Der Füllstand im Messbehälter sinkt. Beim Erreichen einer vorkonfigurierten Höhendifferenz (z.B. 15 mm) schaltet das Steuergerät das Dreiwegeventil in Ausgangsstellung zurück. Die erforderliche Höhendifferenz ergibt sich aus dem erforderlichen Dosiervolumen (z.B. 50 ml) und dem Volumen des Messbehälters, beispielsweise über dem Durchmesser des Messrohres. Je kleiner der Durchmesser des Messrohres, desto genauer ist die Dosierung des Additivs. Der Füllstandssensor überwacht gleichzeitig, dass die erforderliche Menge an Additivstoff dem Hauptprodukt zugeführt wurde. Sollte dies nicht der Fall sein, stoppt das Steuergerät über Signalleitungen den Hauptproduktfluss. Nachdem das Dreiwegeventil seine Ausgangsstellung erreicht hat, strömt Additivstoff aus dem Vorratsbehälter in den Messbehälter nach. Sobald der elektronische Zähler erneut ein Anforderungssignal sendet, beginnt der Vorgang von neuem. Sobald der Vorratsbehälter und der Messbehälter einen Minimalfüllstand erreicht haben, unterbricht das Steuergerät den Hauptproduktfluss wegen Additivmangel. Als Option kann der Vorrat an Additivstoff über eine separate Anzeige dargestellt werden.
Satt eines Dreiwegeventils können alternativ ein steuerbares Ladeventil und ein steuerbares Entladeventil angeordnet werden.
Zur Entleerung des Vorratsbehälters ist vorteilhaft eine schließbare Restentleerungsöffnung vorgesehen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist alternativ oder zusätzlich zum Erzeugen oder zur Unterstützung des zweiten Drucks p2 zwischen dem Dreiwegeventil und der Hauptproduktleitung oder zwischen dem Entladeventil und der Hauptproduktleitung eine Pumpe angeordnet.
Optional kann der Vorrat an Additivstoff über separate Mittel zur Anzeige dargestellt werden.
Zwischen dem Dreiwegeventil und der Hauptproduktleitung oder dem Entladeventil und der Hauptproduktleitung ist vorteilhaft ein Rückschlagventil angeordnet, welches einen Rückfluss aus der Hauptproduktleitung in den Messbehälter oder in den Vorratsbehälter verhindert, falls der zweite Druck p2 niedriger sein sollte als der erste Druck p1.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes umfasst die folgenden Schritte:

- Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung zur Zuführung des Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes.
- Beaufschlagen eines Vorratsbehälters und/oder einer zweiten Rohrverbindung, welche einen Additivstoff führt, mit einem definierten zweiten Druck p2 bei der Abgabe des Hauptproduktes unter einem definierten ersten Druck p1 in eine Hauptproduktleitung, wobei der zweite Druck p2 höher ist als der erste Druck p1.
- Senden eines Anforderungssignals eines elektronischen Zählers in definierten Abständen oder kontinuierlich für eine Durchsatzmenge des Hauptprodukts an ein Steuergerät.
- Steuerung eines Dreiwegeventils oder eines Entladeventils durch das Steuergerät, wobei der Weg von einem Messbehälter zur Hauptproduktleitung geöffnet und gleichzeitig der Weg vom Messbehälter zum Vorratsbehälter geschlossen wird,
- oder Steuerung eines Dreiwegeventils oder eines Ladeventils durch das Steuergerät, wobei der Weg von einem Messbehälter zur Hauptproduktleitung geschlossen und gleichzeitig der Weg vom Messbehälter zum Vorratsbehälter geöffnet wird.

Vorteilhafter Weise kann das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte umfassen:

- Überwachen der erforderlichen zugeführten Menge an Additivstoff zum Hauptprodukt durch einen Füllstandssensor im Messbehälter.
- Stoppen des Hauptproduktflusses durch das Steuergerät, falls nicht die erforderliche Menge an Additivstoff dem Hauptprodukt zugeführt wurde.

Das Verfahren kann zusätzlich die folgenden Schritte umfassen:

- Unterbrechen des Hauptproduktflusses, sobald der Vorratsbehälter und/oder der Messbehälter einen Minimalfüllstand erreicht haben, durch das Steuergerät wegen Additivstoffmangels.

Ein Vorteil der Erfindung liegt in einer Vereinfachung des kompletten Additivierungssystems. Dies wird zum einen durch die Verwendung von nur einem Füllstandssensor erreicht. Dieser Effekt verstärkt und skaliert sich zunehmend mit der Anzahl der Additive, die benötigt werden. Außerdem entfallen komplizierte, teure, reparaturanfällige und wartungsintensive Pumpen- und Zählersysteme.
Figurenliste
Im Folgenden werden anhand von Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen

1 eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes mit Druckaufgabe,
2 eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes mit Druckaufgabe und/oder mit einer Pumpe und
3 eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes mit Druckaufgabe mit außerhalb des Vorratsbehälters angeordneter Messvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend nur beispielhaft beschrieben. Diese Beispiele stellen die besten Wege dar, die Erfindung in der Praxis umzusetzen, welche der Anmelderin derzeit bekannt sind, obwohl dies natürlich nicht die einzigen Wege sind, auf welchen dies erreicht werden könnte. Die Beschreibung legt die Funktionen des Beispiels und die Abfolge der Schritte für das Gestalten und den Betrieb des Beispiels dar. Jedoch können dieselben oder äquivalente Funktionen und Abfolgen von anderen Beispielen erzielt werden.
Gleiche Bauteile wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes mit Druckaufgabe.
Die Dosiervorrichtung zur Dosierung eines Additivstoffes umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Vorratsbehälter 10, in dem eine Messvorrichtung 1 integriert ist. Die Messvorrichtung 1 umfasst einen Messbehälter 2, der vorteilhaft als ein Rohr mit einem der benötigten Genauigkeit entsprechenden Durchmesser ausgeführt ist. Der Rohrinnendurchmesser liegt je nach erforderlicher Dosiermenge und erforderlicher Dosiergenauigkeit zwischen 5 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 20 mm und 200 mm, vorzugweise zwischen 30 mm und 100 mm. In dem Messbehälter 2 ist ein Füllstandssensor 3 angeordnet, der je nach Stellung eines Ventils 20 (oder 21, 22, nicht dargestellt) den gesamten Behälterinhalt des Additivstoffes umfassend den Inhalt des Additivstoffes im Vorratsbehälter 10 und den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter 2 oder die Dosiermenge umfassend nur den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter 2 erfasst.
Der Messbehälter 2 wird über ein Dreiwegeventil 20 und eine Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden. Der Additivstoff wird in diesem Ausführungsbeispiel mittels Druckaufgabe eines zweiten Drucks p2 auf den Vorratsbehälter 10 oder alternativ mittels einer Pumpe 40, nicht dargestellt, dem Hauptprodukt zugeführt, welches in einer Hauptproduktleitung 30 unter einem ersten Druck p1 geführt wird. Der Füllstandssensor 3 ersetzt eine Dosiereinheit, eine Inhaltsanzeige im Vorratsbehälter, eine Überfüllsicherung und eine Mangelsicherung.
Im Vorratsbehälter 10, insbesondere mit einem rechteckigen Querschnitt übernimmt der Messbehälter 2 gleichzeitig die Funktion einer Zugstrebe, um den Vorratsbehälter 10 bei Druckaufgabe zu stabilisieren.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter 10 unter Druck setzbar. Dazu wird er über eine Druckaufgabeöffnung 12 mit einem definierten zweiten Druck p2, der vorzugweise zwischen 0,2 bar - 13 bar liegt, beaufschlagt. Vorteilhaft ist über die gleiche Öffnung oder optional über eine separate Sicherheitsventilöffnung 13 ein Sicherheitsventil zur Begrenzung des Drucks im Vorratsbehälter anordenbar. Ferner vorteilhaft ist über die gleiche Öffnung oder optional über eine separate Be- und Entlüftungsöffnung 14 ein Ventil zur Be- oder Entlüftung des Vorratsbehälters anordenbar.
Im oberen Bereich im Messbehälter 2 ist eine Druckausgleichsverbindung 23 zwischen dem Vorratsbehälter 10 und dem Messbehälter 2 angeordnet, um den Druck- bzw. Niveauausgleich zu ermöglichen.
Die Druckausgleichsverbindung 23 ermöglicht es erfindungsgemäß in Synergie mit der Steuerung der Ventile 20, (21, 22 nicht dargestellt) den Füllstand des Vorratsbehälters 10 und des Messbehälters 2 sowie die zur Dosierung entnommene Menge des Additivs mit wenigstens nur einem Füllstandssensor 3 präzise zu erfassen.
Über das Dreiwegeventil 20 ist der Messbehälter 2 entweder mit dem Vorratsbehälter 10 oder mit einer Hauptproduktleitung 30 verbindbar, in welcher das Hauptprodukt unter einem definierten ersten Druck p1 geführt wird.
Alternativ ist die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 10 und dem Messbehälter 2 über ein steuerbares Ladeventil (nicht dargestellt) und die Verbindung zwischen dem Messbehälter 2 und der Hauptproduktleitung 30 über ein steuerbares Entladeventil (nicht dargestellt) herstellbar. In diesem Fall wird das Ladeventil und das Entladeventil so gesteuert, dass gleichzeitig nur eines der Ventile geöffnet ist oder beide Ventile geschlossen sind.
Der Vorratsbehälter 10 ist vor dem Beginn des Dosiervorganges drucklos, das heißt er steht unter atmosphärischem Druck. Das Dreiwegeventil 20 oder das Ladeventil verbindet den Vorratsbehälter 10 mit dem Messbehälter 2. Im Messbehälter 2 stellt sich dabei das gleiche Niveau des Additivstoffes wie im Vorratsbehälter 10 ein. Der Weg zur Hauptproduktleitung 30 ist geschlossen, das heißt, die Verbindung ist unterbrochen.
Die Steuerung der Ventile 20 und 21, (21 ist in 1 nicht dargestellt) erfolgt über eine Steuerungseinrichtung 100, welche einen elektronischen Zähler 110 zum Zählen der Durchsatzmenge des Hauptprodukts in der Hauptproduktleitung 30 und ein Steuergerät 120 umfasst.
Der Vorratsbehälter 10 wird mit Starten der Abgabe eines Hauptproduktes in einer Hauptproduktleitung 30 unter einen definierten zweiten Druck p2 gesetzt, wobei der zweite Druck p2 höher ist als der erste Druck p1 in der Hauptproduktleitung 30. Ein elektronischer Zähler 110 für die Durchsatzmenge des Hauptprodukts in der Hauptproduktleitung 30 sendet in gewissen Abständen ein Anforderungssignal an das Steuergerät 120. Alternativ kann das Steuergerät 120 auch in einem elektronischen Zähler 110 integriert sein. Das Steuergerät 120 betätigt über einen Ausgang das Dreiwegeventil 20. Dieses öffnet den Weg vom Messbehälter 2 zur Hauptproduktleitung 30 und schließt gleichzeitig die Verbindung zum Vorratsbehälter 10. Durch die Druckdifferenz zwischen dem zweiten Druck p2 im Vorratsbehälter 10 beziehungsweise im Messbehälter 2 und dem ersten Druck p1 in der Hauptproduktleitung 30 strömt der Additivstoff vom Messbehälter 2 in die Hauptproduktleitung 30. Der Füllstand im Messbehälter 2 sinkt. Beim Erreichen einer vorkonfigurierten Höhendifferenz (z.B. 15 mm) schaltet das Steuergerät 120 das Dreiwegeventil 20 in Ausgangsstellung zurück. Die erforderliche Höhendifferenz ergibt sich aus dem erforderlichen Dosiervolumen (z.B. 50 ml) und dem Volumen des Messbehälters 2, beispielsweise über den Durchmesser des Messrohres. Je kleiner der Durchmesser des Messrohres, desto genauer ist die Dosierung des Additivstoffes. Der Füllstandssensor 3 überwacht gleichzeitig, dass die erforderliche Menge an Additivstoff dem Hauptprodukt zugeführt wurde. Sollte dies nicht der Fall sein, stoppt das Steuergerät 120 über Signalleitungen den Hauptproduktfluss. Nachdem das Dreiwegeventil 20 seine Ausgangsstellung erreicht hat, strömt der Additivstoff aus dem Vorratsbehälter 10 in den Messbehälter 2 nach.
Sobald der elektronische Zähler 110 erneut ein Anforderungssignal sendet, beginnt der Vorgang von neuem. Sobald der Vorratsbehälter 10 und der Messbehälter 2 einen Minimalfüllstand erreicht haben, unterbricht das Steuergerät 120 den Hauptproduktfluss in der Hauptproduktleitung 30 wegen Additivstoffmangel. Als Option kann der Vorrat an Additivstoff über eine separate Anzeige dargestellt werden.
Satt eines Dreiwegeventils 20 können alternativ ein steuerbares Ladeventil 21 (nicht dargestellt) und ein steuerbares Entladeventil 22 (nicht dargestellt) angeordnet werden.
Zur Entleerung des Vorratsbehälters 10 kann eine schließbare Restentleerungsöffnung 16 vorgesehen sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist alternativ oder zusätzlich zum Erzeugen oder zur Unterstützung des zweiten Drucks p2 zwischen dem Dreiwegeventil 20 und der Hauptproduktleitung 30 oder zwischen dem Entladeventil 22 und der Hauptproduktleitung 30 eine Pumpe 40 angeordnet.
Optional kann in den genannten Ausführungsbeispielen der Vorrat an Additivstoff über separate Mittel (nicht dargestellt) zur Anzeige dargestellt werden.
Zwischen dem Dreiwegeventil 20 und der Hauptproduktleitung 30 oder dem Entladeventil 22 und der Hauptproduktleitung 30 ist vorteilhafter Weise ein Rückschlagventil 31 angeordnet, welches einen Rückfluss aus der Hauptproduktleitung 30 in den Messbehälter 2 oder in den Vorratsbehälter 10 verhindert, falls der zweite Druck p2 niedriger sein sollte als der erste Druck p1.
3 zeigt entsprechend eine Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes bzw. Grundstoffes mit Druckaufgabe mit außerhalb des Vorratsbehälters angeordneter Messvorrichtung.
Die Dosiervorrichtung zur Dosierung eines Additivstoffes umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Vorratsbehälter 10, an dem eine externe Messvorrichtung 1 angebracht ist und eine Injektionsvorrichtung. Die Messvorrichtung 1 umfasst einen Messbehälter 2, der vorteilhaft als ein Rohr mit einem der benötigten Genauigkeit entsprechenden Durchmesser ausgeführt ist. Der Messbehälter 2 und der Vorratsbehälter 10 sind über eine steuerbare Rohrleitung miteinander verbunden. Die Steuerung erfolgt über ein Dreiwegeventil 20. In dem Messbehälter 2 ist ein Füllstandssensor 3 angeordnet, der je nach Stellung des Ventils 20 den gesamten Behälterinhalt des Additivstoffes umfassend den Inhalt des Additivstoffes im Vorratsbehälter 10 und den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter 2 oder die Dosiermenge umfassend den Inhalt des Additivstoffes im Messbehälter 2 erfasst. Die Injektionsvorrichtung umfasst die Zusammenführung einer zweiten Rohrverbindung, welche den Additivstoff mit einem zweiten Druck p2 führt mit einer ersten Hauptproduktleitung, welche mit einem ersten Druck p1 das Hauptprodukt führt. Der Additivstoff wird anhand in der Injektionsvorrichtung entweder mittels Druckaufgabe auf den Vorratsbehälter 10 oder alternativ mittels einer Pumpe einem Hauptprodukt zugeführt.
Zwischen dem Dreiwegeventil 20 und der Hauptproduktleitung 30 oder dem Entladeventil 22 und der Hauptproduktleitung 30 ist vorteilhafter Weise ein Rückschlagventil 31 angeordnet, welches einen Rückfluss aus der Hauptproduktleitung 30 in den Messbehälter 2 oder in den Vorratsbehälter 10 verhindert, falls der zweite Druck p2 niedriger sein sollte als der erste Druck p1.
Im oberen Bereich im Messbehälter 2 ist eine Druckausgleichsverbindung 23 zwischen dem Vorratsbehälter 10 und dem Messbehälter 2 vorhanden, um den Druck- bzw. Niveauausgleich zu ermöglichen.
Die Druckausgleichsleitung 23 ermöglicht es erfindungsgemäß in Synergie mit der Steuerung der Ventile 20, (21, 22 nicht dargestellt) den Füllstand des Vorratsbehälters 10 und des Messbehälters 2, sowie die zur Dosierung entnommene Menge des Additivstoffs mit wenigstens einem Füllstandssensor 3 präzise zu erfassen.
Der Füllstandssensor 3 ersetzt in allen Ausführungsbeispielen eine Dosiereinheit, einen Füllstandssensor im Vorratsbehälter, eine Überfüllsicherung und eine Mangelsicherung.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: Messbehälter
3: Füllstandssensor
10: Vorratsbehälter
11: Einfüllöffnung
12: Druckaufgabeöffnung
13: Sicherheitsventilöffnung
14: Be- und Entlüftungsöffnung
15: Entnahmeanschluss
16: Restentleerungsöffnung
20: Dreiwegeventil
21: Ladeventil
22: Entladeventil
23: Druckausgleichsverbindung
30: Hauptproduktleitung
31: Rückschlagventil
40: Pumpe
100: Steuerungseinrichtung
110: Elektronischer Zähler
120: ECU, Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9312134 U1 [0007]
DE 9205585 [0008]

Claims

Dosiervorrichtung zur Zuführung eines Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes, insbesondere zur Additivierung eines Additivstoffes beim Abfüllen von Mineralstoffen, aus einem selbstbewegten und/oder fremdbewegten Tankfahrzeug oder aus einem stationären Tank in ein Behältnis, mit einer Injektionsvorrichtung, welche den Additivstoff aus einem Vorratsbehälter (10) dem Volumenstrom des Hauptproduktes in einer Hauptproduktleitung (30) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zuführt und einer Steuerungseinrichtung (100), welche das zu injizierende Volumen des Additivstoffes in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Hauptproduktes in der Hauptproduktleitung (30) bestimmt und regelt, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Druckausgleichsverbindung (23) und eine steuerbare Rohrleitung verbunden mit einem Vorratsbehälter (10) eine Messvorrichtung (1) umfassend einen Messbehälter (2) angeordnet ist, wobei in der Messvorrichtung (1) ein Füllstandssensor (3) zur Bestimmung des Inhalts des Vorratsbehälters (10) und/oder des Messbehälters (2) und zur Bestimmung der abgegebenen Menge des Additivstoffes aus dem Messbehälter (2) ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbehälter (2) ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm bis 300 mm, insbesondere von 20 mm bis 200 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 60 mm umfasst.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) innerhalb des Vorratsbehälters (10) angeordnet und im oberen und unteren Bereich mit dem Vorratsbehälter (10) verbunden ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) außerhalb des Vorratsbehälters (10) angeordnet und über Verbindungsleitungen im oberen und unteren Bereich mit dem Vorratsbehälter (10) verbunden ist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) unterhalb des Vorratsbehälters (10) hervorragt.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) über ein Dreiwegeventil (20) und eine Rohrleitung oder über ein Ladeventil (21) und eine Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter (10) verbindbar ist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) über ein Dreiwegeventil (20) und eine Rohrleitung oder über ein Entladeventil (22) und eine Rohrleitung mit der Hauptproduktleitung (30) verbindbar ist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckeinrichtung mit dem Vorratsbehälter (10) zur Zuführung des Additivstoffes zum Hauptprodukt verbindbar ist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (40) mit dem Vorratsbehälter (10) zur Zuführung des Additivstoffes zum Hauptprodukt verbindbar ist.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rohrleitung zwischen dem Dreiwegeventil (20) und der Hauptproduktleitung (30) oder in der Rohrleitung zwischen dem Entladeventil (22) und der Hauptproduktleitung (30) ein Rückschlagventil (31) angeordnet ist.
Verfahren zum Bestimmen einer abgegebenen und/oder zugeführten Fluidmenge eines Additivstoffes aus zumindest einem Vorratsbehälter (10) in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Dosiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Zuführung des Additivstoffes in einen Volumenstrom eines Hauptproduktes. - Beaufschlagen eines Vorratsbehälters (10) und/oder einer zweiten Rohrverbindung, welche einen Additivstoff führt, mit einem definierten zweiten Druck p2 beider Abgabe des Hauptproduktes unter einem definierten ersten Druck p1 in eine Hauptproduktleitung (30), wobei der zweite Druck p2 höher ist als der erste Druck p1. - Senden eines Anforderungssignals eines elektronischen Zählers (110) in definierten Abständen für eine Durchsatzmenge des Hauptprodukts an ein Steuergerät (120). - Steuerung eines Dreiwegeventils (20) oder eines Entladeventils (22) durch das Steuergerät (120), wobei der Weg von einem Messbehälter (2) zur Hauptproduktleitung (30) geöffnet und gleichzeitig der Weg vom Messbehälter (2) zum Vorratsbehälter (10) geschlossen wird, - oder Steuerung eines Dreiwegeventils (20) oder eines Ladeventils (21) durch das Steuergerät (120), wobei der Weg von einem Messbehälter (2) zur Hauptproduktleitung (30) geschlossen und gleichzeitig der Weg vom Messbehälter (2) zum Vorratsbehälter (10) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend die folgenden Schritte: - Überwachen und Kontrollieren der zugeführten Menge an Additivstoff zum Hauptprodukt mittels eines Füllstandssensors (3) im Messbehälter (2).
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, umfassend die folgenden Schritte: - Stoppen der Abgabe des Hauptproduktes mittels des Steuergeräts (120) über zumindest eine Signalleitung für den Fall, dass die erforderliche Menge an Additivstoff dem Hauptprodukt nicht oder nicht gemäß der vorkonfigurierten Abgabemenge erfolgt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, umfassend die folgenden Schritte: - Strömen des Additivstoffes aus dem Vorratsbehälter (10) in den Messbehälter (2) bei Erreichen einer Ausgangsstellung des Dreiwegeventils (20).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, umfassend die folgenden Schritte: - Unterbrechen der Abgabe des Hauptproduktes mittels des Steuergeräts (120) bei Erreichen eines Minimalfüllstands des Vorratsbehälters (10) und/oder der Messbehälters (2).