DE19706869C2 - Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien oder Chemieabfällen in Behältern von Tankwagen, insbesondere Saugtankwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien oder Chemieabfällen in Behältern von Tankwagen, bei denen es sich insbesondere auch um Saugtankwagen handeln kann.

Bei derartigen Tankwagen ist es bekannt, die Füllstandshöhe in seitlich am Tank angebrachten Schaugläsern anzuzeigen, wobei es auch üblich ist, bei bestimmter Tankgröße eine der Füllstandshöhe entsprechende Füllmenge am Schauglas skalenmäßig darzustellen. Bei Tankwagen ist keinesfalls die Lage des Behälters gegenüber der Horizontalen immer gleich, sondern weicht je nach Stellung im Gelände infolge Neigung des Fahrzeuges mehr oder weniger von der horizontalen Ebene ab. Somit stimmt die tatsächliche Füllmenge mit der Anzeige nicht überein, was auch bei Schwimmeranzeigen zutrifft.

Aus der DE 38 34 986 C2 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erfassen des Füllvolumens von Behältern bekannt, wobei es sich jedoch um fest installierte Behälter handelt, die durch Bodensenkung oder bei unterirdischer Anordnung durch Änderung des Grundwasserspiegels ihre Lage verändern oder aber bereits während der Montage eine nicht beabsichtigte Neigungslage erfahren haben. Um nun unabhängig von der Neigungslage des Behälters das Füllvolumen in solchen Behältern exakt bestimmen zu können, weist die bekannte Meßvorrichtung ein Schwimmersystem auf, bei dem eine elektrisch leitfähige, konvex gewölbte, mit Schwimmkörpern versehene Hülse auf einem in den Behälter einragenden Führungsrohr gleitend bewegbar ist. Dieses Schwimmersystem paßt sich selbständig jeder Neigung des Behälters und damit dem Flüssigkeitsspiegel an, ohne daß die Meßeinrichtung pendelnd aufgehängt werden müßte. Im Inneren des Führungsrohres sind Profilleisten angeordnet, welche der Führung eines Schlittens dienen, der selbst Magnetpaare aufweist, die mit den Magnetpaaren der mit den Schwimmkörpern verbundenen Hülse zusammenwirken, durch Kontakte mit elektrischen Widerstandsbändern den Füllstand des Behälters meßtechnisch kontinuierlich ermitteln und in einem Anzeigesystem linearisiert und dargestellt werden. Eine derartige Meßvorrichtung ist zum Einsatz in Tankwagen völlig ungeeignet, da es insbesondere bei niedrigem Füllstand durch plötzliches Verzögern des Fahrzeuges infolge Bremsens zum Schwappen der Flüssigkeit kommt, so daß infolge von Massenträgheitskräften das Führungsrohr zumindest verformt, wenn nicht gar abgerissen wird. In beiden Fällen ist jedenfalls eine exakte Füllstands- bzw. Füllmengenmessung nicht mehr gewährleistet.

Die aus der DE 40 40 897 C2 ersichtliche Anordnung zum Messen des Ölstandes in der Ölwanne des Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors umfaßt ein mit einem Winkelmeßgerät kombiniertes Ölstandsmeßgerät. Dabei soll das Ölstandsmeßgerät aus einem als Sensor dienenden Meßfühler wie beispielsweise einem Tauchrohrgeber bestehen, während das Winkelmeßgerät ein Steigungs-Neigungs-Anzeigegerät sein kann. Dabei soll das Ölstandsmeßgerät außerhalb und mit Abstand zur Ölwanne vorgesehen und mit dieser durch eine Ölleitung verbunden sein. Eine derartige Füllstandsanzeige ist für alle Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen ungeeignet, weil diese Feststoffanteile die Verbindungsleitung zum eigentlichen Ölstandsmeßgerät zusetzen kann.

Zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern ist aus der DE 44 12 479 A1 eine Vorrichtung mit Mitteln zum Absenken und Eintauchen der Meßgeräte bekannt, wobei an dem Absenk- und Eintauchmittel ein hydrostatischer Druckaufnehmer und ein den Absenkweg erfassendes Meßmittel angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung ist für den Einsatz in Tankwagen ebenfalls ungeeignet, weil bei dieser bekannten Vorrichtung die Messung erst nach Füllen des Behälters vorgenommen wird und nicht kontinuierlich während der Befüllung des Behälters erfolgen kann.

Bei dem aus der DE 44 17 399 C1 ersichtlichen Verfahren zur Füllstandsbestimmung bei Schlammsaugfahrzeugen ist die Problematik der Füllmengenmessung bei nicht ebener Aufstandsfläche des Fahrzeuges angesprochen, weshalb mit einer mit dem Saugdrucktank verbindbaren Vakuumpumpe und/oder einer Luftdruckpumpe bei jedem Meßvorgang der angeschlossene Saugdrucktank bis zu einem vorgegebenen Unterdruck evakuiert oder unter einen vorbestimmten Luftüberdruck gesetzt wird. Danach erfolgt ein Luftaustausch mit der Atmosphäre oder einem unter einem abweichenden Anfangsluftdruck stehenden Referenzbehälter. Aus diesem ausgetauschten Luftvolumen in Verbindung mit dem sich einstellenden Luftdruck nach dem Luftaustausch wird das freie Restvolumen im Saugdrucktank ermittelt und aus der Differenz zum bekannten Gesamtvolumen des Saugdrucktanks dessen jeweiliges Füllvolumen bestimmt. Auch bei dieser Lösung ist eine exakte Messung erst nach Befüllung oder Teilentleerung des Tanks möglich. Außerdem ist diese Füllstandsmessung ausschließlich an Saugtankwagen möglich und läßt sich nicht zur Füllstandsmessung bei normalen Tankwagen heranziehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen bei Tankwagen zu schaffen, bei welcher die Messungen unabhängig von der Neigung der Aufstellfläche des Tankwagens kontinuierlich erfolgen können. Diese Aufgabe ist mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Zur Ermittlung der Füllstandshöhe lassen sich Druckmeßzellen verwenden, die sowohl zur Ermittlung des hydrostatischen Druckes als auch des Über- bzw. Unterdrucks heranzuziehen sind, wobei die daraus resultierenden Meßdaten mit den Meßdaten einer am Behälter angeordneten Neigungsmeßeinrichtung rechnerisch zur Ermittlung der Füllmenge verknüpft und zur Anzeige gebracht werden. Durch die Ermittlung des hydrostatischen Druckes ist es unerheblich, ob die zu messenden Flüssigkeiten mehr oder weniger Feststoffanteile enthalten und es läßt sich eine Neigungsmeßeinrichtung verwenden, die mit der Flüssigkeit überhaupt nicht in Berührung zu kommen braucht.

Vorteilhaft läßt sich zur Ermittlung der Füllstandshöhe eine Differenzdruckmeßzelle an der tiefsten Stelle des Behälters anschließen, die einerseits den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit mißt und andererseits den beim Füll- und Entleerungsvorgang überlagernden Unter- oder Überdruck intern subtrahiert bzw. addiert. Der somit verbleibende Meßwert gibt die Flüssigkeitshöhe an und wird in Form elektrischer Daten an den Rechner übermittelt. Bei dem als Neigungsmeßeinrichtung eingesetzten Gerät kann es sich vorteilhaft um einen mit einem lotrechten Pendel als Impulsgeber versehenen Drehwinkelgeber handeln. Allerdings ist es auch möglich, als Neigungsmeßeinrichtung ein schwerkraftabhängiges, kapazitives Neigungsmeßsystem einzusetzen. Diese Geräte können an jeder beliebigen Stelle des Behälters, vorteilhaft jedoch zum Schutz gegen Beschädigungen an der Unterseite des tankartigen Behälters angeordnet sein.

Zur genauen Füllmengenermittlung bei Flüssigkeiten, deren Dichte von der des Wassers abweicht, mag vorteilhaft im Behälter ein Schwimmer mit einem Hebelgestänge eingebaut sein, das mit einer Kraftmeßeinrichtung zur Ermittlung der Flüssigkeitsdichte gekoppelt ist. Auch diese von der Kraftmeßeinrichtung abgegebenen Daten werden mit den zuvor genannten Meßwerten rechnerisch verknüpft, so daß infolge eines in den Rechner entsprechend eingegebenen Programms die tatsächliche Füllmenge aus den einfließenden Daten ermittelt und angezeigt wird.

Schließlich ist es auch nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung möglich, das Gesamtgewicht der Füllmenge zu ermitteln, indem an den Auflagerstellen des Behälters am Chassis des Tankwagens Kraftaufnehmer zur Ermittlung des Gewichtes der Füllmenge angeordnet sind.

Als Anzeige für die Daten und die Füllmenge läßt sich sowohl ein vom Rechner gespeister Monitor oder ein Drucker einsetzen, wobei Drucker und Monitor miteinander kombiniert werden können, so daß außer einer optischen Anzeige auch eine schriftliche Anzeige erfolgt. Es ist auch möglich, die Daten über ein Modem an eine Zentralstelle zu übertragen.

Die Erfindung ist einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert:

Der aus der Zeichnung ersichtliche zylindrische Behälter 10 wird von einem leicht geneigt auf dem Chassis 11 eines Lastkraftwagens montierten Kessel gebildet. Die Stirnwand 12 des Behälters 10 ist als konvex gewölbter Kesselboden ausgebildet und beispielsweise durch Verschweißen fest mit dem rohrförmigen Körper des Behälters 10 verbunden. Am rückwärtigen Ende des Behälters 10 ist dieser durch einen zu öffnenden Deckel 13 verschlossen. An diesem Deckel 13 befinden sich durch Schieber zu verschließende bzw. zu öffnende Schlauchanschlüsse 14, mittels welcher der Behälter 10 befüllt oder entleert werden kann. Den Auflagerstellen zur Verbindung des Behälters 10 mit dem Chassis 11 des Lastkraftwagens sind Kraftaufnehmer 15 beigegeben, durch welche sich das Gewicht der Füllung des Behälters 10 feststellen läßt. Der Behälter 10 kann dabei über eine dem Lastkraftwagen beigegebene, jedoch nicht dargestellte Pumpe mit Flüssigkeit befüllt werden, wobei es sich beispielsweise um Fäkalien oder Chemieabfälle handeln kann. Dabei ist es von Bedeutung zu wissen, welche Füllmenge sich im Behälter befindet, um eventuell Zuladungen bzw. Abschlagmengen genau vorbestimmen zu können. Zur Bestimmung des Füllstandes im Behälter 10 ist vorteilhaft an dessen tiefstem Punkt, der sich bei dem dargestellten Behälter an dessen hinterem Ende im Bereich des Deckels 13 befindet, eine Differenzdruckmeßzelle 16 angeschlossen, mit welcher sich der hydrostatische Druck der Flüssigkeit ebenso wie der entstehende Über- bzw. Unterdruck im Behälter messen läßt, wodurch ziemlich exakte Rückschlüsse auf die Füllstandshöhe und damit die Füllmenge des Behälters 10 gezogen werden können.

Allerdings ist die Aufstandsfläche des Lastkraftwagens in den meisten Fällen nicht in einer horizontalen Ebene liegend, sondern verläuft in aller Regel zweidimensional geneigt. Um der jeweiligen Neigungslage des Behälters 10 Rechnung zu tragen, ist an dessen Unterseite eine Neigungsmeßeinrichtung 17 angeordnet, bei der es sich um ein im Handel erhältliches Gerät handeln kann, das beispielsweise als ein mit einem lotrechten Pendel als Impulsgeber versehener Drehwinkelgeber ausgebildet sein kann oder auch als schwerkraftabhängiges, kapazitives Neigungsmeßsystem od. dgl. ausgebildet sein mag. Sowohl die in der Differenzdruckmeßzelle 16 als auch in der Neigungsmeßeinrichtung 17 anfallenden Daten können über nicht dargestellte Leitungen einem Rechner 18 zugeführt werden, in welchem die Daten zur Bestimmung der Füllmenge verknüpft und auf einem Monitor 19 angezeigt werden können. Diese Füllmengenmessung ist exakt, solange es sich um eine Flüssigkeit mit bekannter Dichte handelt, deren Parameter in den Rechner 18 eingegeben ist. Da jedoch nicht sichergestellt werden kann, daß die Dichte der in den Behältern 10 eingefüllten Flüssigkeiten bekannt ist, besitzt der Behälter 10 einen Schwimmer 20, der über ein Hebelgestänge 21 entweder auf einen Drehwinkelmesser 22 oder aber auf eine Kraftmeßeinrichtung 23 einwirkt, wobei die dort gemessenen Daten ebenfalls über nicht dargestellte Leitungen dem Rechner 18 zugeführt werden, so daß der Füllstand exakt, durch den tatsächlichen Dichtewert korrigiert, angezeigt wird. Zusätzlich zum Monitor 19 oder statt dessen kann dem Rechner ein Drucker 24 zugeordnet sein, dem ein Füllstandsprotokoll entnehmbar ist.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte und vorbeschriebene Ausführung lediglich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, die nicht allein darauf beschränkt ist. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. So ist es beispielsweise denkbar, die Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen auch bei solchen Behältern einzusetzen, bei denen sich im Behälter eine verschiebbare Zwischenwand befindet, um im hinteren Behälterteil Schlamm aufzunehmen, während im vorderen Behälterteil Wasser enthalten sein kann. Dabei mag der verstellbaren Zwischenwand eine Meßeinrichtung zugeordnet sein, mit der die Stellung der Zwischenwand ermittelbar ist und durch einen Meßwert dem Rechner ebenfalls zugeführt werden kann, um auch in diesem Fall eine exakte Füllstandsmessung sowohl im vorderen als auch im hinteren Behälterbereich vornehmen zu können. Dabei mag die Verstellung der Zwischenwand in einer Weise erfolgen, wie sie beispielsweise durch die DE 27 46 199 A1 bekannt geworden ist.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Erfassung der Füllmengen von Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen wie Fäkalien oder Chemieabfällen in Behältern (10) von Tankwagen, insbesondere Saugtankwagen, wobei dem Behälter (10) als Messgerät zur Ermittlung der Füllstandhöhe im Behälter (10) mehrere Druckmesszellen oder eine Differenzdruckmesszelle (16) an der tiefsten Stelle des Behälters (10) zugeordnet sind, die einerseits den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit und den beim Füllvorgang entstehenden Überdruck und andererseits den bei der Leerung des Behälters entstehenden Unterdruck messen, und eine Neigungsmesseinrichtung (17) zur Bestimmung der Neigung des Behälters (10) vorgesehen ist, wobei das Messgerät (16) für die Füllstandshöhe und die Neigungsmesseinrichtung (17) zur Eingabe ihrer Messdaten an einen Rechner (18) für die Ermittlung der jeweiligen Füllmenge angeschlossen sind und die Füllmenge auf einer Anzeige (19, 24) ablesbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Neigungsmesseinrichtung (17) ein mit einem lotrechten Pendel als Impulsgeber versehener Drehwinkelgeber eingesetzt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Neigungsmesseinrichtung (17) ein schwerkraftabhängiges, kapazitives Neigungsmesssystem eingesetzt ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (10) ein Schwimmer (20) mit einem Hebelgestänge (21) eingebaut ist, das mit einer Kraftmesseinrichtung (23) zur Ermittlung der Flüssigkeitsdichte gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Auflagerstellen des Behälters (10) am Chassis (11) Kraftaufnehmer (15) zur Ermittlung der Gewichtes der Füllmenge befinden.