DE1295227B

DE1295227B - Device for determining the degree of filling of a container filled with a gas or a liquid

Info

Publication number: DE1295227B
Application number: DE1964S0094436
Authority: DE
Inventors: Edwards Harrison Ferdinand
Original assignee: Simmonds Precision Products Inc
Current assignee: Simmonds Precision Products Inc
Priority date: 1964-10-28
Filing date: 1964-12-03
Publication date: 1969-05-14
Also published as: FR1419342A; GB1087424A; NL6503071A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Bestimmen des Füllgrades eines mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllten Behälters. The invention relates to a device for determining the degree of filling of a with a gas or liquid filled container.

Insbesondere bei Luft- und Raumfahrzeugen, aber auch bei anderen Fahrzeugen, werden immer höhere Anforderungen an die Geräte gestellt, mit denen der Füllgrad des den gasförmigen oder den flüssigen Treibstoff enthaltenden Behälters gemessen wird. Die Anforderungen an diese Geräte steigen, da die Meßgenauigkeit höher als bisher liegen muß. Weiter haben die Treibstofibehälter nicht mehr einfache geometrische Formen, sondern bestehen zur besseren Raum ausnutzung aus unter allen möglichen Winkeln aneinandergesetzten kasten-, rohrförmigen usw. Teilabschnitten. Infolge der zahlreichen und großen Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen, die ein Raum- oder Luftfahrzeug bei seiner Bewegung ausführt, wird der Behälterinhalt durch Beschleunigung und/oder Trägheitskräfte ständig hin- und herbewegt. Especially with aircraft and spacecraft, but also with others Vehicles, ever higher demands are made on the devices with which the filling level of the container containing the gaseous or liquid fuel is measured. The demands on these devices increase because the measurement accuracy must be higher than before. Furthermore, the fuel tanks are no longer simple geometric shapes, but are made up of under all to make better use of space possible angles juxtaposed box-shaped, tubular, etc. subsections. As a result of the numerous and large changes in speed and direction that a spacecraft or aircraft executes in its movement, the contents of the container constantly moved back and forth by acceleration and / or inertial forces.

Ein Messen des Füllgrades mit mechanisch wirkenden Schwimmern oder mit elektrostatisch oder elektromagnetisch arbeitenden kapazitiven und induktiven Meßgeräten kommt daher nicht in Betracht, da diese Geräte eine gleichbleibende Lage des Behälterinhaltes im Behälter voraussetzen.A measurement of the filling level with mechanically acting floats or with electrostatic or electromagnetic working capacitive and inductive Measuring devices is therefore out of the question, since these devices have a constant position of the contents of the container in the container.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu entwickeln, mit dem der Füllgrad eines Behälters unter den oben geschilderten Begleitumständen unabhängig von der Orientierung des Behälters im Raum und unabhängig von der Lage des Behälterinhaltes im Behälter bestimmt werden kann. The invention is based on the object of developing a device with the filling level of a container under the accompanying circumstances described above regardless of the orientation of the container in space and regardless of its location the contents of the container in the container can be determined.

Das zur Lösung dieser Aufgabe von der Erfindung entwickelte Meßprinzip ist wie folgt: In einen mit einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllten Behälter wird eine bekannte Menge eines sogenannten Meßgases eingelassen. Die Dichte dieses Meßgases wird bestimmt. Entnimmt man dem Behälter Nutzgas oder Nutzflüssigkeit, nimmt das Meßgas den hierdurch freiwerdenden Raum ein. Seine Dichte nimmt ab. The measuring principle developed by the invention to solve this problem is as follows: In a container filled with a liquid or a gas a known amount of a so-called measuring gas is admitted. The density of this Measurement gas is determined. If useful gas or useful liquid is taken from the container, the gas to be measured occupies the space freed thereby. Its density decreases.

Diese verringerte Dichte wird gemessen, und aus dem Unterschied der beiden Dichtewerte läßt sich die Menge der entnommenen Nutzgas- oder Nutzflüssigkeitsmenge errechnen. Zusätzlich zu dem Meßgas läßt sich auch noch ein inertes Leerraumgas in den Behälter einführen.This reduced density is measured, and from the difference of the Both density values can be used to determine the amount of useful gas or useful liquid withdrawn calculate. In addition to the measurement gas, an inert empty space gas can also be used insert into the container.

Gemessen wird demnach die Anzahl der Meßgasmoleküle pro Leerraumeinheit des Behälters. Die Anzahl der in einer Raumeinheit befindlichen Meßgasmoleküle hängt ausschließlich von dem Raum ab, der nicht vom Nutzgas oder der Nutzflüssigkeit eingenommen wird und damit dem Meßgas zur Verfügung steht. Daraus folgt, daß die Messung auch nicht durch die Temperaturänderungen beeinflußt wird, es sei denn, daß auch das Nutzgas oder die Nutzflüssigkeit ihr Volumen ändert. Accordingly, the number of gas molecules to be measured per unit of space is measured of the container. The number of measuring gas molecules in a room unit depends exclusively from the space that is not occupied by the useful gas or the useful liquid and is thus available to the gas to be measured. It follows that the measurement too is not affected by the temperature changes unless that too Useful gas or the useful liquid changes its volume.

Das erfindungsgemäße Gerät ist gekennzeichnet durch eine an den Behälter angeschlossene Meßgasquelle und ein oder mehrere an den Behälter angeschlossene Detektoren zum Bestimmen der Dichte des Meßgases im Leerraum des Behälters. Zweckmäßig liegt ein Ventil zwischen der Meßgasquelle und dem Behälter. The device according to the invention is characterized by an on the container connected measuring gas source and one or more connected to the container Detectors for determining the density of the measuring gas in the empty space of the container. Appropriate there is a valve between the measuring gas source and the container.

Die Detektoren können nach dem Prinzip der Ohmart-Zellen aufgebaut sein. Einzelheiten sind in der USA.-Patentschrift 2737592 zu finden. In einer solchen Ohmart-Zelle befindet sich ionisierbares Gas. The detectors can be constructed according to the Ohmart cell principle be. See U.S. Patent No. 2,737,592 for details. In such a Ohmart cell contains ionizable gas.

Sobald dieses durch das Auftreffen einer ionisierenden Strahlung oder einer Sekundärstrahlung, die ihrerseits durch eine ionisierende Einwirkung hervorgerufen wird, ionisiert wird, tritt eine Wanderung von Ionen in Richtung auf die Elektroden ein. Die positiven Ionen wandern zur edleren Elektrode, und die negativen Ionen wandern in Richtung auf die stärker aktive Elektrode. Die Ionen sammeln sich an den Elektroden an, und es entsteht eine Spannung.As soon as this is caused by the impact of ionizing radiation or a secondary radiation that in turn caused by an ionizing effect is ionized, migration of ions towards the electrodes occurs a. The positive ions migrate to the nobler electrode, and the negative ions migrate towards the more active electrode. The ions accumulate the electrodes and a voltage is generated.

Die Zelle wird dann zum Stromerzeuger. Die Größe des Stromes hängt von der Dichte der auftreffenden Strahlungsenergie ab. Das erfindungsgemäß verwandte Meßgas enthält einen radioaktiven Stoff. Als radioaktive Stoffe werden vorzugsweise radioaktive Isotope verwandt, z. B. Iod 131 oder Iridium 192 in Lösung in öl oder Wasser. Ebenso lassen sich auch feste z. B. mit Gold 198 überzogene Partikel verwenden. Zusätzlich zur Verwendung eines radioaktiven Spurengases läßt sich erfindungsgemäß auch ein mit paramagnetischem Sauerstoff arbeitendes Verfahren anwenden. Hier werden statt der auf das radioaktive Gas ansprechenden Detektoren andere Detektoren verwandt, die magnetisches Gas feststellen. Hier wird dann der Magnetisierungskoeffizient des eine bekannte Masse Sauerstoff enthaltenden Meßgases bestimmt.The cell then becomes an electricity generator. The size of the stream depends on the density of the incident radiation energy. The related according to the invention Measurement gas contains a radioactive substance. As radioactive substances are preferred radioactive isotopes related, e.g. B. iodine 131 or iridium 192 in solution in oil or Water. Likewise, fixed z. B. use particles coated with gold 198. In addition to using a radioactive trace gas, according to the invention also use a paramagnetic oxygen method. Be here instead of the detectors that respond to the radioactive gas, other detectors are used, detect the magnetic gas. This is where the magnetization coefficient becomes of the measuring gas containing a known mass of oxygen is determined.

In einer weiter entwickelten Ausführungsform sieht die Erfindung noch eine an den Behälter angeschlossene Leerraumgasquelle vor, die ein inertes Gas abgibt. Zweckmäßig liegt auch hier ein Ventil zwischen der Leerraumgasquelle und dem Behälter. In a more developed embodiment, the invention provides nor a void space gas source connected to the container, which is an inert Gives off gas. Here, too, there is expediently a valve between the empty space gas source and the container.

Die Erfindung sieht noch eine weiter entwickelte Ausführungsform vor, die zur Anwendung im schwerelosen Raum bestimmt ist, in dem das Nutzgas oder die Nutzflüssigkeit nicht durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. The invention contemplates a further developed embodiment before, which is intended for use in weightless rooms in which the useful gas or the useful liquid cannot be held together by gravity.

Diese Ausführungsform sieht eine in dem Behälter angeordnete und mit diesem den Nutzinhalt umschließende Blase vor. Bei dieser Ausführungsform ist weiter vorgesehen, daß ein Detektor auf der Leerraumseite der Blase an den Behälter angeschlossen ist. This embodiment provides an arranged in the container and with this bubble enclosing the useful content. In this embodiment is it is further provided that a detector on the void side of the bladder is attached to the container connected.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsformen beschrieben. Diese werden in der Zeichnung dargestellt. In the following the invention is described in two embodiments. These are shown in the drawing.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform; F i g. 2 ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform zur Anwendung im schwerelosen Raum. F i g. 1 is a schematic representation of an embodiment; F i g. 2 is a schematic representation of a modified embodiment of FIG Use in weightless spaces.

In einem geschlossenen Behälter 2 ist eine flüssige Treibstoff- oder Gasmenge 4 und ein Leerraum 6 enthalten. Weiter ist eine Leerraumgasquelle 8 und eine MeßgasquellelO vorgesehen. Diese beiden Quellen sind mit dem Behälter 2 über Ventile 12 und 14 verbunden. Über dem Umfang des Behälters 2 verteilt sind mehrere Gasdetektoren 16, 18 und 20 vorgesehen. Diese sind so angeordnet, daß einer von ihnen immer mit dem Leerraum 6 in Verbindung steht. In a closed container 2 is a liquid fuel or Gas quantity 4 and an empty space 6 included. Next is a void gas source 8 and 8 a MeßgasquellelO provided. These two sources are with the container 2 over Valves 12 and 14 connected. There are several distributed over the circumference of the container 2 Gas detectors 16, 18 and 20 are provided. These are arranged so that one of they are always connected to the space 6.

Hieran ändert die jeweilige Lage des Behälters 2 nichts.The respective position of the container 2 does not change anything here.

Es ist nicht erforderlich, daß der Behälter 2 in sich geschlossen ist, falls die Dichte des Meßgases unmittelbar nach dessen Eingeben in den Behälter 2 bestimmt werden kann. It is not necessary for the container 2 to be self-contained is, if the density of the measuring gas immediately after entering it into the container 2 can be determined.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführung sind die bereits bei der Ausführung nach F i g. 1 vorhandenen Teile mit einem (') versehen. Der Behälter 2' enthält eine Blase 22. Damit wird ein Gehäuse für den flüssigen Treibstoff bzw. das Gas 4' gebildet. An den Behälter 2' ist eine Leergasquelle 8' und eine Meßgasquelle 10' angeschlossen. Diese führen das Leergas und ein Meßgas in der bereits beschriebenen Weise zu. Bei dieser Ausführung ist nur ein Gasdetektor 24 vorgesehen, da der in dem Behälter vorhandene Leerraum 6' unabhängig von der Stellung des Behälters 2' gleichbleibt. Das Gas bzw. die Flüssigkeit, deren Volumen bestimmt wird, steht mit den Meßgeräten, z. B. mit dem Gasdetektor 24, niemals in Berührung. Der Gasdetektor 24 dient zum Bestimmen der Dichte einer bekannten Masse des in den Leerraum 6' eingeführten Meßgases. In the case of the in FIG. 2 are those already shown in the Execution according to FIG. 1 existing parts with a ('). The container 2 'contains a bladder 22. This creates a housing for the liquid fuel or the gas 4 'is formed. An empty gas source 8 'and a measuring gas source are attached to the container 2' 10 'connected. These introduce the idle gas and Measuring gas in the already described way to. In this embodiment there is only one gas detector 24 provided, since the empty space 6 'present in the container is independent of the position of the container 2 'remains the same. The gas or liquid whose volume determines is, stands with the measuring devices, z. B. with the gas detector 24, never in contact. The gas detector 24 is used to determine the density of a known mass of the in the Empty space 6 'introduced measuring gas.

Bei beiden Ausführungen schwankt die Menge des Meßgases nur bei Änderungen im Volumen des Leerraumes 6 bzw. 6'. Dieses Volumen schwankt seinerseits unmittelbar proportional zu Änderungen des Volumens 4 bzw. 4' der Flüssigkeit bzw. des Gases. In both versions, the amount of gas to be measured only fluctuates when there are changes in the volume of the empty space 6 or 6 '. This volume in turn fluctuates immediately proportional to changes in the volume 4 or 4 'of the liquid or the gas.

In dem Leerraum 6 oder 6' durch Temperaturänderungen oder die Einleitung von weiterem Leerraumgas hervorgerufene Druckänderungen beeinflussen die Dichte des Meßgases nicht.In the empty space 6 or 6 'by temperature changes or the introduction Changes in pressure caused by additional void gas affect the density of the measuring gas not.

Claims

Claims: 1. Device for determining the degree of filling of a with filled with a gas or a liquid Container, characterized by an on the container (2) connected measuring gas source (10) and one or more to the container (2) connected detectors (16, 18, 20, 24) for determining the density of the measuring gas in the empty space of the container (2).

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a valve (14) between the measuring gas source (10) and the container (2).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized by one to the Container (2) connected headspace gas source (8).

4. Apparatus according to claim 3, characterized by a between the void gas source (8) and the container (2) lying valve (12).

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized by one in the Container (2) arranged and with this the useful content enclosing bladder (22).

6. Apparatus according to Claim S, characterized in that a detector (24) on the empty space side of the bladder (22) is connected to the container (2).