DE2014765A1

DE2014765A1 - Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität sowie dabei verwendbare Fernmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE2014765A1
Application number: DE19702014765
Authority: DE
Inventors: Danny James St-Denis Khoi (Frankreich)
Original assignee: Cermat, Courbevoie-Seine (Frankreich)
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-10-01
Also published as: ES373223A1; DE2014765C3; FR2038714A5; JPS4936266B1; DE2014765B2; GB1271695A; US3620085A

Description

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Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt

D-8 Mönchen 26, Postfach 4 26, V&U 1370

Telefon 0811/29 25 55 ' '

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187-189 Boulevard Saint-Denis Courbevoie, Frankreich

Anzeigeststern zur Anzeige der Höhe "bzw. des Volumens . einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität sowie dabei verwendbare Fernmeßvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vornahme einer Fernmessung bei Behältern großer Kapazität und insbesondere bei Tankbehältern, die zum Transport von flüssigen Substanzen, und zwar vorzugsweise von Erdölen, dienen.

Bei Behältern der vorstehend genannten Art ist es unbedingt erforderlich, die Höhe der in dem jeweiligen Behälter befind- | liehen Flüssigkeit genau zu kennen sowie die. Flüesigkeitsdichte.

Zur Messung der Flüssigkeitshöhe ist es bekannt, ein Rohr bis zum Boden des jeweiligen Behälters oder Tanks einzuführen und durch dieses Rohr ein Gas zu führen, das aus dem freien Ende des betreffenden Rohres austritt. Dabei mißt man dann den am oberen Rohrende sich entwickelnden Drück, der ein Maß der Druckhöhe (manometrische Höhe) der in dem Tank befindlichen Flüssigkeit ist. Der gemessene Druck ist gleich dem Produkt aus Flüssigkeitshöhe und Dichte.

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Bei dem vorstehend betrachteten Verfahren ist es somit erforderlich, die erhaltenen Druckanzeigeiyauf die Flüssigkeitshöhe (oder auf das S¹IUs sigke its volumen) in dem Tank bezogene Anzeigen umzusetzen, und zwar unter Berücksichtigung der IPlüssigkeitsdichte. Unter Zugrundelegung dieser Verfahrensweise ist eine Vielzahl von Systemen vorgeschlagen worden. Ein derartiges System ist z.B. in der franz. Patentschrift 1 493 638 beschrieben. Dort wird ein Höhenanzeigesystem vorgeschlagen, das wenigstens ein Druckrohr aifc einer sichtbaren Druckhöhenflüssigkeit, weiche in Abhängigkeit von der Flüssigkeitshöhe in dem Tank oder Behälter veränderbar ist, und wenigstens ein Nomogramm enthält, das z.B. Kurven "gleicher Höhe" aufweist, die den Pegel bzw. die Höhe der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte in dem Behälter oder Tank und der Höhe der Druckflüssigkeit (manometrische Flüssigkeit) anzeigen. Dieses Nomogramm wird von einem durchsichtigen Träger getragen, der eine Relativverschiebung zwischen dem Nomogramm und dem Druckrohr in Abhängigkeit von der Dichte ermöglicht, und zwar zum Heranführen des Druckrohrs an den Bereich des Nomogramms, der der betreffenden Dichte entspricht. Die Flüssigkeitshöhe in dem Behälter oder Tank ist durch diejenige Kurve gleicher Höhe gegeben, die mit der Höhe der Druckflüssigkeit zusammenfällt, oder genereller durch Interpolation der Werte, die den beiden am nahestens liegenden Kurven gleicher Hüllt entsprechen.

Mit einem solchen, im folgenden beschriebenen System, das als "Höhenanzeigesystem mit verschiebbarem Nomogramm^w bezeichnet wird, erhält man sehr genaue Meßergebnisse bsw. die Dichte ist selbst genau bestimmt.

Die genaue Bestimmung der Dichte bringt jedooh eine Vielaahl von Problemen mit sich. Dabei zeigt sich, daß die Anxeigesysterne mit einem verschiebbaren Nomogramm, wie zuvor betrachtet, n4cht völlig zufriedenstellen.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie die Anzeigesysteme zur Höhenanzeige mit einem verschiebbaren Komogramm,. das mit sehr guter Genauigkeit sowohl die Dichte als auch die Höhe von in einem Tank befindlichen Flüssigkeit zu bestimmen erlaubt, verbessert werden können. Dabei soll eine Fernmessung mit Hilfe eines verbesserten Anzeigesystems und eines besonderen Systems zur Ableitung von Drücken, die in'unterschiedlichen Tankhöhen herrschen^vornehmbar sein.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch ein Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität mit wenistens zwei Mano«eterrohren, die über eine Reihe von Manometersonden differentielle Drücke zwischen der Behälterdecke und zwei unteren verschiedenen Flüssigkeitshöhen ermitteln. Dieses Anzeigesystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Bezug auf die beiden Manometerrohre ein Anzeige-Nomogramm verschiebbar ist, auf weLc hem wenigstens zwei Reihen von den beiden Manometerrohren zugeordneten unterschiedlichen Kurven gleicher Höhe aufgezeichnet sind, daß jede Kurve in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte in dem jeweiligen Behälter Höhenänderungen der Manometerflüssigkeit für eine gegebene Behälterfüllhohe anzeigt und daß die relative Position des Homogramms und der Manometerrohre derart in Bezug auf eine Dichteskala -festgelegt ist, daß durch Verschieben des Nomogranms die abgelesenen Höhenwerte für die beiden Reihen von kurven in Deckung bringbar sind und daß der durch die Dichteskala gekennzeichnete Dichtewert der genaue Dichtewert der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit ist.

Bei einer Meßart erfolgt die Koinzidenz der Anzeigen, die von zwei Sätzen von Kurven gleicher Höhe geliefert werden« .Dadurch erhält man auf einmal eine genaue Messung der Höhe*

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und der Dichte, während bei dem vorhergehenden Verfahren die Kenntnis der Dichte eine Voraussetzung für die Höhe war.

Für die Inbetriebnahme eines verbesserten Anzeigesystems ist es nicht nur erforderlich, in jedem Tank eine Druckaufnahmeeinrichtung an der Oberseite und wenigstens zwei Druckaufnahmeeinrichtungen an zwei Höhenstellen des Tanks anzuordnen, sondern ein besonders genaues und sicheres Druckaufnahmesystem vorzusehen.

b Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Fernmessung der Höhe bzw. des Volumens und der Dichte einer in einem Behälter großer Kapazität enthaltenen Flüssigkeit vor. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Einführrohr mit seinem Ende zum Boden des Behälters hinabreicht, daß ein weiteres Einführrohr an der Decke des Behälters mündet, daß zumindest noch ein weiteres Einführrohr an einer Stelle in der Mitte des Behälters mündet, daß jedes Einführrohr von einer gemeinsamen Druckgasquelle über einen Abgabe-Mikroregler und eine statische Druckaufnahmekammer gespeist wird und daß die Druckaufnahmekammern, die verschiedenen Einführrohren zugeordnet sind, über ein Trennrelais an verschiedene Manometerrohre des Anzeigesystems

P angeschlossen sind.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Fig. 1 zeigt schematisch eine Fernmeßvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch ein verbessertes System gemäß der Erfindung mit einem beweglichen Nomogramm.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung stellt eine Fernmeßvorrichtung zur Fernmessung der Eigenschaften der Füllung der ver-

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schiedenen Behälter C,., C^, O, eines Transportschiffes F dar. In Fig. 1 sind dabei nur die Einzelheiten des Meßsystems für den Behälter CL veranschaulicht.

In den Behälter sind vier Einführrohre a, b, c, d eingeführt, und zwar bis zum Boden, bis zu einer Stelle nahe des Bodens in einer Höhe, die etwas unterhalb der maximalen Füllhöhe liegt, und bis zur Oberseite des Tanks CL.

Die verschiedenen Einführrohre sind über ein gemeinsames Sicherheitsventil 10 und über Mikroregler je vorgesehener Abgabekammer m , m, , m , m-, an eine Gasdruckquelle S angeschlossen. Die Aufgabe der Mikroregler besteht darin, den Abgabefluß konstant zu halten, und zwar/vom öp^isedruck und von der Höhe der Flüssigkeit in dem Behälter CL. Derartige Einrichtungen sind für sich bekannt.

Jeder Mikroregler enthält ferner eine Druckaufnahmekammer, bei der es sich einfach um einen in Reihe mit der Gasleitung liegenden verzweigten Raum hinreichender Größe handelt. Damit ist der herrschende Druck statisch und unabhängig von Strömungsfaktoren des einströmenden Gases.

Zur Messung werden drei Druck- oder Manometerröhre t„., tp, t, in die Untersuchungskammer des Schiffes eingeführt, die gegenüber von drei Reihen von Kurven gleicher Höhe E^, ^^ E.» angeordnet sind. Diese Kurven sind auf einer Nomogramm-Durchsichttafel A angeordnet, die im folgenden näher beschrieben werden wird. Das Rohr t_A ist mit den Druckaufnahmerohren in

ι a

und m„ über zwei Leitungen 1_Λ und I_n verbunden. Das Rohr t_o

C GL C d.

ist mit den Leitungen m,·, und m. über die Leitungen 1_Λ, l_rt

QL G CL C

verbunden. Das Rohr t, ist mit den Leitungen ra_b und m_a mittels der Leitungen I^ und 1 verbunden. Die Leitungen 1 ,-Ι^,Ι^Ι^ sind durch ein Sicherheitsventil (c , c,, c^) geschützt, dessen

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Aufgabe darin besteht, automatisch die ό^βνθϋί6θ Leitung im Falle der Unterbrechung der Zuführung des Gases abzutrennen und das Aufsteigen von in den Behältern C,., C^, G-, enthaltenen Flüssigkeitsdämpfen in den jeweiligen Steuerraum zu verhindern.

In einer Abzweigung der Leitungen 1 und I^ ist ein Dichtemesser D angeordnet, dessen Inbetriebsetzung durch einen mit Abzweigungen der Leitung 1, und 1, verbundenen Manostat M gesteuert wird.

Das Rohr tj ermittelt den Druck zwiachen dem Behälterboden und der Behälterdecke. Es handelt sich dabei um eine globale Messung der Höhe. Das Rohr to mißt den Druck zwischen einem Punkt, der in geringem Abstand unter der maximalen Höhe des Behälters und der Decke des Behälters liegt. Hierbei handelt es sich um eine Feinmessung betreffend das Ende einer Füllung. Das Rohr t, ermittelt den Druck zwischen dem Boden des Behälters und. einem Punkt, der ein Stück oberhalb des Bodens liegt. Hierdurch erfolgt eine Feinmessung betreffend das Ende einer Trockenlegung.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, enthält das Nomogramm A die Kurven gleicher Höhe E^, E2, E,, die entsprechend eingeteilt sind. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Behälter, dessen maximale Füllhöhe 16 m beträgt, und zwar von seinem Boden aus gemessen. Die Kurven gleicher Höhe E₄. reichen von 0 bis 17 m» die Kurven Eg reichen von 14,9 bis 16,5 »» und die Kurven E, reichen von 0 bis 1,7 ^m·

Das durchsichtige Nomogramm A ist vor den Druckrohren t^t^,^ verschiebbar, die auf einem Träger 20 angeordnet aind. Dabei läuft das Nomogramm A vorteilhafterweise über Laufrollen g auf dem Träger, und ferner trägt es eine Zahnstange 21, -M* in einem Zahnrad 22 kämmt, das zur Bewegung auf dem Träg^ 20

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angeordnet ist und das durch einen Rändelknopf 23 steuerbar ist. Durch den Knopf 23 läßt sich die Relativverschiebung durch Horizontalbewegung des Nomogramms & und des Trägers steuern. ·

Das Nomogramm trägt dabei eine Dichteskala e, und der Träger trägt einen Markierungsindex i, und zwar derart, daß die Lage des Nomogramms A in Bezug auf den Träger 20 jeweils einem bestimmten Wert der durch die Skala e angezeigten Dichte entspricht.

Mit Hilfe einer solchen Anordnung lassen sich die Messungen wie folgt durchführen. Der Behälter C,. sei dabei gerade bis zu einer Bestimmten Höhe gefüllt> und zwar nahe der maximalen Höhe. Die Manometerrohre t,. und t^ zeigen bei den Kurven gleicher Höhe E^ und Ep zwei Höhenwerte an. Sodann wird das Nomogramm A in Bezug auf den Träger 20 derart verschoben, daß diese Werte gleich groß sind (im vorliegenden Beispiele betragen sie i5»65 m). In dieser Position des Nomogramms zeigen der Index i und der Maßstab e einen bestimmten Wert der Dichte an (im vorliegenden Fall 0,81). Dabei steht sicher, daß der Höhenwert durch die Rohre t,, und tp angezeigt wird und daß der Wert der Dichte durch den Index i auf der Skala e angezeigt wird. .Dank der Anordnung des verbesserten Nomogramms gemäß der Erfindung erhält man also gleichzeitig den Höhenwert und den Dichtewert. Unter diesen Bedingungen stellt das Vorhandensein des Dichtemessers D nichts weiter als eine Sicherheitsmaßnahme dar. -

Die Messung der Dichte durch das vorstehend betrachtete Verfahren des Indeckungbringens der Anzeigen der beiden Manometerröhre bringt in der Praxis eine extreme Genauigkeit mit sich, undüwar durch Messung oder durch die Einströmanordnung.

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Die Durchleitung der Einströmdrücke durch die Manometerrohre ist genau gleich und sicher, und zwar insbesondere in Übereinstimmung mit der Erläuterung zur Fig. 1. Es ist von grundlegender Wirkung, daß keine Strömung die Genauigkeit der Druckübertragungen zu den Manometerrohren hin beeinflussen kann und daß ein derartiges Ergebnis infolge des Vorhandenseins der Abgaberegler, der statischen Druckaufnahmekammern und der Sicherheitsventile tatsächlich erhalten wird.

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Claims

Patentansprüche

Μ·) Anzeigesystem zur Anzeige der Höhe bzw. des Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter großer Kapazität mit wenigstens zwei Manometerrohren, die über eine Eeihe von Manometersonden differenzielle Drücke zwischen der Behälterdecke und zwei unteren verschiedenen Flüssigkeitsröhren ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß in Bezug auf die beiden Manometerrohre (t^jtp) ein Anzeige-Nomogramm (A) verschiebbar ist, auf welchem wenigstens zwei Reihen von den beiden Manometerrohren (t^tp) zugeordneten unterschiedlichen Kurven (E,.,Ep) gleicher Höhe aufgezeichnet sind, daß jede Kurve (E,.,Ep) in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte in dem jeweiligen Behälter (CL,Cp) Höhenänderungen der Manometerflüasigkeit für eine gegebene Behälterfüllhöhe anzeigt und daß die relative Position des Nomogramms (A) und der Manometerrohre (t,.,t2) derart in Bezug auf eine Dichteskala (e,i) festgelegt ist, daß durch Verschieben des Nomogramms (A) die abgelesenen Höhenwerte für die beiden Reihen von Kurven (E^,Ep) in Deckung bringbar sind und daß der durch die Dichteskala (e,i) gekennzeichnete Dichtewert der genaue Dichtewert der in dem Behälter (0^,02") befindlichen Flüssigkeit ist.
2. Vorrichtung zur fernmessung der Höhe bzw. des Volumens und der Dichte einer in einem Behälter großer Kapazität enthaltenen Flüssigkeit, für ein Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einführrohr (a) mit seinem Ende zum Boden- des Behälters (C,,) hinabreicht, daß ein weiteres Einführrohr (d) an der Decke des Behälters (C^) mündet, daß zumindest ein noch· weiteres Einführrohr (b,c) an einer Stelle in der Mitte des Behälters (Cj) mündet, daß jedes Einführrohr (a,b,c,d) von einer gemeinsamen Druckgasquelle (S) über einen Abgabe-Mikro- regler und eine statische Druckaufnahmekammer gespeist

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wird und daß die Druckaufnahmekammern, die verschiedenen Einführrohren (a,b,c,d) zugeordnet sind, über ein T-rennrelais an verschiedene Manometerrohre (a,b,c,d) des Anzeigesystems angeschlossen sind.
3. Behälter, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 2.

4·. Schiffstanker, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Behälters gemäß Anspruch 3.

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