DE19630655C1 - Verfahren und Vorrichtung zum wahlweisen Messen der Flüssigkeitsmenge bzw. des Leerstands in den einzelnen Kammern eines Tankwagens oder des Füllstands im Rohrleitungsabschnitt zwischen einem Bodenventil und einem Befüll- und Abgabeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum wahlweisen Messen der Flüssigkeits­ menge bzw. des Leerstands in den einzelnen Kammern eines Tankwagens oder des Füll­ zustands im Rohrleitungsabschnitt zwischen einem Bodenventil und einem Befüll- und Abgabeventil nach dem Patentanspruch 1.

Tankwagen, beispielsweise für Brennstoffe, wie sie etwa zum Beliefern von Tankstellen verwendet werden, weisen zumeist mehrere Kammern auf, beispielsweise drei bis zehn.

Aus sicherheitstechnischen Gründen ist die maximale Größe auf 7500 l begrenzt. Durch entsprechende Disposition kann in der Regel jeweils der gesamte Kammerinhalt an der Tankstelle abgegeben werden, wobei die Abgabe normalerweise durch Schwerkraft­ gefälle erfolgt.

Bei einer derartigen Abgabe ist eine Messung des Kammerinhalts nicht erforderlich. Vielmehr erfolgt eine mengengenaue Befüllung am Füllort der Kammern. Die Befüllung der Kammern erfolgt über weltweit standardisierte absperrbare Kupplungen. Jeder Kam­ mer ist ein sogenanntes Bodenventil zugeordnet, und Rohrleitungsabschnitte führen von den Bodenventilen zum Abgabe- bzw. Befüllventil. Es ist auch bekannt, Befüllung und Entleerung über getrennte Rohrleitungsabschnitte bzw. Ventile durchzuführen.

Gelegentlich wird nicht der vollständige Kammerinhalt abgegeben. Es ergibt sich daraus die Notwendigkeit, die Restmenge möglichst genau zu bestimmen, wenn auch nicht unter eichtechnischen Anforderungen.

Zum Kammerinhalt im meßtechnischen Sinn gehört auch der Inhalt des Rohrleitungs­ abschnitts vom Bodenventil bis zur Befüll- bzw. Abgabekupplung. Durch Manipulation an der Abgabekupplung ist es möglich, den Inhalt der Rohrleitungsabschnitte unzulässi­ gerweise zu entnehmen. Es ist bekannt, die Befüll- und Abgabekupplung für das Befüllen oder das Entleeren zu überwachen, beispielsweise mit einem Schalter. Derartige Schalter sind jedoch meist so ausgebildet, daß sie eine nur geringe Öffnung des Ventilglieds nicht feststellen oder eine aufwendige Sensorik benötigen.

Eine weitere Anforderung an die Überwachung des Inhalts der Kammern von Tankwagen besteht darin, daß nach der Abgabe des Kammerinhalts bzw. vor der Neubefüllung sichergestellt werden muß, daß Kammer und zugehöriger Rohrleitungsabschnitt restlos entleert sind. Dies ist naturgemäß Voraussetzung für eine mengengenaue Neubefüllung der Kammer. Hierfür sind sogenannte Leermelder bekanntgeworden. Es können Druck­ meßsensoren eingesetzt werden, die einen relativ hohen meßtechnischen Aufwand erfor­ dern und sowohl den Kammerinhalt messen als auch den Leerzustand. Letzterer kann auch mit Hilfe von optischen Sensoren festgestellt werden, indem diese am tiefsten Punkt des kraftstofführenden Bereiches angeordnet werden.

Aus CH-PS 504 362 ist eine Überfüllsicherung für Flüssigkeitstanks, insbesondere in Tankwagen bekanntgeworden, bei der ein pneumatisch betriebener Abtaster mit dem Innenraum des Flüssigkeitstanks in Verbindung steht oder innerhalb desselben angeord­ net ist. Eine Steuerleitung, welche den Abtaster mit einer Steuerschaltung verbindet, ent­ hält eine Kupplung, und die Steuerschaltung verändert bei Ansprechen des Abtasters den Durchfluß durch die Fülleitung. Die Kupplung ist so angeordnet, daß deren Lösen die gleiche Wirkung hervorruft wie das Ansprechen des Abtasters. Für den Füllvorgang wird mithin ein zwei Leitungen aufweisendes relevantes System verwendet, so daß auch bei Störfällen eine Überfüllung des Tanks vermieden wird.

Aus DE 33 15 450 A1 ist eine Füllstandsanzeige in einem Tankwagen bekanntgeworden, bei der ein Druckmesser mit einem Meßrohr in Verbindung steht, das von oben in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Das Rohr ist mit Luft oder Gas gefüllt und reicht nach unten dicht über den Boden des Tanks und ist nach oben luftdicht verschlossen. Zwischen dem Meßrohr und dem Druckmesser kann ein Kolben angeordnet werden, dem ein das Meß­ rohr verschließendes Ventil vorgeordnet sein kann. Das Ventil sorgt dafür, daß die im Meßrohr anstehende Druckluft nicht unbeabsichtigt ausströmen kann. Das Manometer kann zusammen mit dem Kolben als Pumpe wirken, um zusätzlich Druckluft in das Meß­ rohr einzugeben. Auf diese Weise kann eine Justierung des barometrischen Füllstands­ gerätes erfolgen.

Aus DE-PS 8 97 331 ist schließlich bekanntgeworden, den Füllstand in einem Behälter dadurch zu messen, daß mit Hilfe eines Kolbens Luft in das Innere des Behälters ge­ drückt wird und der Weg des Kolbens verglichen wird mit der Druckerhöhung im Behäl­ ter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sehr einfaches, zuverlässiges und wenig aufwendiges Verfahren zur Durchführung der einzelnen Messungen anzugeben, nämlich Bestimmung des Kammerinhalts von Tankwagen, des Leerzu­ stands von Kammern und der Ermittlung einer unzulässigen Entnahme
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird an einer einzigen Meßstelle pro Kammer unterhalb eines möglichst tiefliegen­ den Punktes des Rohrleitungsabschnitts zwischen Bodenven­ til und Befüll- und Abgabeventil eine Flüssigkeitssäule gebildet. Unterhalb der Flüssigkeitssäule wird der Druck gemessen, der sich nach dem Einleiten einer vorgegebenen Gasmenge unter vorgegebenem Druck und vorgegebener Volumen­ strömung vorübergehend einstellt. Der jeweils gemessene Druck gibt Auskunft über die gewünschten Zustände. So ist der Rohrleitungsabschnitt zwischen Bodenventil und Befüll- bzw. Abgabeventil normalerweise komplett mit Flüssigkeit gefüllt, da die Befüllung der Kammer bekanntlich von unten erfolgt. Eine unzulässige Entnahme führt daher zu einer vollständigen oder teilweisen Entleerung des Rohrleitungs­ abschnitts. Wird nun bei geschlossenem Bodenventil eine vorgegebene Gasmenge, zum Beispiel Luft, über die Flüssig­ keitssäule in den Rohrleitungsabschnitt eingeführt, ist das Ausgangssignal des Drucksensors eine Aussage darüber, ob der Leitungsabschnitt gefüllt ist oder nicht. Im erste­ ren Fall ist der mit dem Drucksensor gemessene Druck rela­ tiv hoch. Wegen der vollständigen Auffüllung mit Flüssig­ keit hat die Luft keine Möglichkeit, in ein freies Luft­ volumen einzutreten. Dies ist nur dann der Fall, wenn sich im Rohrleitungsabschnitt ein Luftvolumen gebildet hat. Er­ reicht mithin der gemessene Druck bei diesem Meßvorgang einen voreingestellten Wert nicht, steht fest, daß Flüs­ sigkeit im Rohrleitungsabschnitt fehlt. Ein Diebstahl ist damit erkannt.

Das beschriebene Meßverfahren erfolgt zweckmäßigerweise stets vor Abgabe der Flüssigkeit aus der Kammer und somit vor dem Öffnen des Bodenventils.

Ergibt die beschriebene Messung, daß die Rohrleitung ge­ füllt ist, kann zwecks Abgabe der Flüssigkeit das Boden­ ventil geöffnet werden, wobei jedoch das Abgabeventil nach wie vor geschlossen bleibt. Mit Hilfe des Drucks der Flüs­ sigkeit kann nunmehr ein Abgleich der Mengenmessung vorge­ nommen werden. Wie erwähnt, ist die in die Kammer einge­ füllte Menge von der Depotmessung her bekannt. Das Aus­ gangssignal des Drucksensors entspricht mithin der einge­ füllten und bekannten Menge. Es ist deshalb auch später leicht möglich, durch Einleiten eines Luftimpulses und Druckmessung die Restmenge zu bestimmen, wenn der Kalter­ inhalt nicht vollständig geleert ist.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Messung des Leerstands herangezogen werden. In diesem Fall befindet sich nur noch die Flüssigkeitssäule von der Meß­ stelle bis zum Anschlußpunkt am Rohrleitungsabschnitt, was zu einem relativ kleinen, jedoch meßbaren Drucksignal führt. Der sich hierbei einstellende Druck ist nahezu kon­ stant wegen der Geometrie der Flüssigkeitssäule, wenn man einmal den Temperatur- und Wichteeinfluß außer acht läßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich eine an sich be­ kannte Meßmethode von Füllständen zu eigen. Er beruht auf dem Gedanken, daß der Druck, der sich beim Einperlen von Gas, zum Beispiel Luft, einstellt, ein Maß ist für die Höhe der Flüssigkeitssäule oberhalb des Einleitungspunktes. Wenn die Geometrie einer Kammer bekannt ist, ist daher möglich, aus dem Drucksignal auf die in der Kammer vorhan­ dene Menge rückzuschließen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Hilfe der bekannten Meßmethode nicht nur die Restmenge ermittelt, sondern es ist auch möglich, den Füllzustand des Rohrleitungsabschnitts zwischen Bodenventil und Abgabeventil festzustellen sowie den Leerstand der Kammer.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Steigleitung vor, die vorzugsweise am tiefsten Punkt des Rohrleitungsabschnitts zwischen dem Bodenventil und dem Befüll- bzw. Abgabeventil einer Kammer eines Tankwagens anzuordnen ist und deren unteres Ende über ein Rückschlag­ ventil mit einer Leitung zu verbinden ist, an die eine eine vorgegebene Gasmenge unter vorgegebenem Druck in das Steigrohr einleitende Quelle für Gas unter Druck angeschlossen ist. Mit der Leitung ist außerdem ein Drucksensor verbun­ den, der den sich in der Leitung ausbildenden Druck bei Abgabe eines Gasim­ pulses feststellt. Der Ausgang des Drucksensors wird auf einen Rechner gegeben, der die Meßvorgänge und die Betätigung der Ventile steuert. Das Volumen in der Steigleitung wird bei den Meßvorgängen mitgemessen. Da es jedoch äußerst ge­ ring ist, kann es vernachlässigt werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Meßleitungen über einen Verteiler an eine Druckquelle angeschlossen. Ferner ist ein einziger Druck­ sensor vorgesehen. Durch eine entsprechende Umschaltung des Verteilers wird dabei eine Messung für die Kammern nacheinander vor­ genommen. Probleme im Hinblick auf die damit verbundene Zeit entstehen nicht, da alle Messungen vor oder nach der Befüllung oder Abgabe erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Kammer eines Tankwagens mit einer Meßvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm für die Meßvor­ richtung nach der Erfindung.

Fig. 3 zeigt im Schnitt ein Steigrohr mit einer Druckluft­ anschlußleitung aus der Meßvorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt vergrößert eine Einzelheit der Darstellung nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Kammer 10 eines Tankwagens angedeutet, die mit Flüssigkeit gefüllt ist, beispielsweise Benzin 12. Die Kammer 10 ist eine von mehreren, beispielsweise sechs oder mehr eines nicht gezeigten Tankwagens. Jede Kammer ist mit einem Bodenventil 14 versehen, an das über eine Rohrleitung 16 mit einem Befüll- und Abgabeventil 18 am Ende angeschlossen ist. Das Ventil 18 ist gleichzeitig als Kupplung ausgebildet zum Anschluß eines Befüll- oder Ab­ gabeschlauchs.

Die beschriebene Darstellung ist für Tankwagen internatio­ nal üblich. Für deutsche Verhältnisse ist üblich, an das Bodenventil eine zusätzliche Rohrleitung anzuschließen, mithin die Befüllung und Entleerung über getrennte Ventile bzw. Kupplungen erfolgen zu lassen. Für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens ist dies unwesentlich.

Am tiefsten Punkt des Rohrleitungsabschnitts 16 bzw. des Gehäuses der Kupplung 18 ist vertikal ein Steigrohr 20 an­ geordnet, das in den Fig. 3 und 4 näher zu erkennen ist. Am unteren Ende ist im Rohr ein Kugelrückschlagventil 22 angeordnet, das durch den Flüssigkeitsdruck von oben geschlossen wird. Ein hülsenförmiger Einsatz 24 sichert die Kugel gegen ein zu starkes Aufschwimmen, 50 daß die Kugel nur begrenzt vom Ventilsitz 26 (Fig. 4) abheben kann. Unterhalb ist das nach unten geschlossene Rohr mit einem seitlichen Anschluß 28 für eine biegsame Leitung 30 ver­ sehen.

In Fig. 2 sind sechs Leitungen 30 dargestellt, die jeweils zu einem Steigrohr 20 führen für jeweils eine Rohrleitung 16 einer Kammer. Im vorliegenden Fall wird angenommen, daß der Tankwagen sechs Kammern hat. Es versteht sich, daß er auch mehr oder weniger Kammern aufweisen kann.

Die in Fig. 2 eingezeichneten Punkte 32 am Ende der Lei­ tungen 30 sind die Meßpunkte oder Einführpunkte für ein Gas, insbesondere Luft, in das Steigrohr 20. In Fig. 2 ist eine Druckluftquelle mit 34 bezeichnet. Sie ist verbunden mit einem Umschaltventil 36, das eine Verbindung der Druckluftquelle 34 wahlweise mit einer der Leitungen 30 herstellt. An die Verbindungsleitung zwischen Druckluft­ quelle 34 und Umschaltventil 36 ist ein Drucksensor 38 an­ geschlossen. Umschaltventil 36, Drucksensor 38 und Druck­ luftquelle 34 sind von einem Rechner 40 gesteuert. Nach­ folgend werden die einzelnen Meßvorgänge, die mit der ge­ zeigten Vorrichtung durchgeführt werden können, nochmals erläutert.

Für die Abgabe des Benzins 12 aus der Kammer 10 ist erfor­ derlich, die Ventile 14 und 18 zu öffnen. Dieser Vorgang kann ebenfalls vom Rechner 40 gesteuert werden. Bevor dies jedoch geschieht, erfolgt eine Messung darauf, ob nicht in betrügerischer Weise die Rohrleitung 16 entleert worden ist. Diese muß naturgemäß ebenfalls mit Benzin gefüllt sein, falls eine unzulässige Entnahme nicht stattgefunden hat, denn, wie erkennbar, erfolgt die Befüllung der Kammer 10 am Depot über das bodenseitige Bodenventil 14. Ge­ steuert durch den Rechner 40 gibt die Druckluftquelle 34 eine vorgegebene Menge Luft mit vorgegebenem Druck über einen vorgegebenen Zeitraum (Volumenströmung) in das Steigrohr 20. Ist die Rohrleitung 16 mit Benzin vollstän­ dig gefüllt, bildet sich in der Leitung 30 ein relativ hoher Druck aus, da die Luft nicht abströmen kann. Der Rechner vergleicht den vom Drucksensor 38 gemessenen Wert mit einem gespeicherten Druckwert. Wird dieser erreicht oder überschritten, ist dies ein Maß dafür, daß eine unzu­ lässige Entnahme nicht stattgefunden hat. Im umgekehrten Fall bei Nichterreichen des vorgegebenen Druckwertes ist dies ein Zeichen dafür, daß sich in der Rohrleitung 16 Luft befindet.

Hat die Messung ergeben, daß die Rohrleitung 16 ordnungs­ gemäß gefüllt ist, wird im nächsten Schritt das Bodenven­ til 14 geöffnet. Durch Einleiten eines weiteren Luftim­ pulses in der beschriebenen Art und Weise wird nunmehr der Druck gemessen, der ein Maß ist für die Menge in der Kammer einschließlich der Rohrleitung 16 und des Steig­ rohrs 20. Letzteres kann jedoch vernachlässigt werden. Da bei der Befüllung der Kammer 10 am Ort des Depots eine genaue Messung vorgenommen wird, entspricht das Drucksig­ nal dem in die Kammer 10 gefüllten Benzinvolumen. Es ist daher möglich, eine Eichung der beschriebenen Meßvorrich­ tung vorzunehmen, so daß bei einer Teilentleerung der Kam­ mer 10 die Restmenge durch die beschriebene Druckmessung bestimmbar ist.

Nach dem Entleervorgang muß vor der neuen Befüllung si­ chergestellt werden, daß sich kein Benzin mehr in der Kam­ mer 10 und in der Rohrleitung 16 befindet. Bei diesem Meß­ vorgang befindet sich Benzin nur noch im Steigrohr 20. Die geringe Flüssigkeitssäule reicht jedoch aus, einen wenn auch kleinen Druckwert zu erzeugen, der nicht überschrit­ ten werden darf, weil ansonsten dadurch das Vorhandensein von Flüssigkeit in der Rohrleitung oder in der Kammer in­ diziert ist.

Die einzelnen Meßvorgänge können, wie sich aus Fig. 2 er­ gibt, zeitlich nacheinander für die sechs Kammern des Tankwagens durchgeführt werden, indem, gesteuert durch den Rechner 40, die einzelnen Meßpunkte 32 mit einem Druckim­ puls versorgt werden. Es ist daher für die Meßvorrichtung nur eine einzige Druckquelle und ein einziger Drucksensor erforderlich, was den apparativen Aufwand drastisch redu­ ziert.

Durch die praktische Gewichtslosigkeit von Luft wird eine Druckverfälschung aufgrund geodätischer Höhenunterschiede, bedingt durch Einbau oder unterschiedliche Fahrzeugneigun­ gen am Meßort, vermieden. Dies ist insbesondere bei den geringen Drücken für die Leerstandsmessung wichtig. Als Drucksensoren können handelsübliche und elektrisch eigen­ sichere Druckmeßaufnehmer mit vorzugsweise analogem Aus­ gang und einem Meßbereich von 0 bis 200 mbar vorgesehen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum wahlweisen Messen der Flüssigkeitsmenge bzw. des Leerstands in den einzelnen Kammern eines Tankwagens oder des Füllzustands im Rohrleitungs­ abschnitt zwischen einem Bodenventil und einem Befüll- und Abgabeventil der je­ weiligen Kammer, mit den weiteren Merkmalen, daß an einer einzigen Meßstelle pro Kammer unterhalb einer Flüssigkeitssäule, die unterhalb eines tiefliegenden Punktes des Rohrleitungsabschnitts gebildet wird, der Druck gemessen wird, der sich nach Einleiten einer vorgegebenen Gasmenge unter vorgegebenem Druck vorübergehend einstellt und die Messung des Füllzustands des Rohrleitungsabschnitts vor Flüssig­ keitsabgabe bei geschlossenem Bodenventil erfolgt und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn der gemessene Druck einen Mindestwert nicht überschreitet, während die Mes­ sung des Inhalts der Kammer bzw. deren Leerstands bei geöffnetem Bodenventil stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule un­ terhalb des tiefsten Punktes des Gehäuses des Befüll- und Abgabeventils gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Öffnen des Bodenventils bei geschlossenem Befüll- und Abgabeventil eine Abgleichung der ge­ messenen Druckwerte in bezug auf die von der Kammer bei deren Befüllung aufge­ nommene Flüssigkeitsmenge vorgenommen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, mit den weiteren Merkmalen, daß am tiefsten Punkt des Rohrleitungsabschnitts (16) zwi­ schen dem Bodenventil (14) und dem Befüll- und Abgabeventil (18) einer Kammer (10) des Tankwagens nach unten ein Steigrohr (20) geführt ist, das am unteren Ende über ein Rückschlagventil (22) mit einer Leitung (30) verbunden ist, die ihrerseits mit einer eine vorgegebene Gasmenge unter vorgegebenem Druck in das Steigrohr (20) einleitenden Quelle (34) für Gas unter Druck in Verbindung steht, und daß ein Druck­ sensor (38) der Leitung (30) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignale einem Rechner (40) zur Ermittlung des Füllstands des Rohrleitungsabschnitts (16) oder des Flüssig­ keitsvolumens oder des Leerstands in der Kammer zugeleitet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (30) der einzelnen Kammern (10) über einen Verteiler (36) an die Druckquelle (34) anschließ­ bar sind und ein einziger Drucksensor (38) zwischen Verteiler (36) und Druckquelle (34) angeordnet ist.