DE2708978C3 - Verfahren und Vorrichtung zur !berwachung des Inhalts eines Behälters - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur !berwachung des Inhalts eines BehältersInfo
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Description
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Tankstelle mit elektronischen
Meßgeräten für die Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen unter Verwendung von Mikrocomputern,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Rechner (6) einer der Mikrocomputer der
Zapfeinrichtiungen simultan verwendet wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines
unterirdischen, schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, unter Verwendung einer
Füllstandssonde und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Die Überwachung des Inhalts eines Behälters, beispielsweise mittels eines Schwimmerschalter*, einer
Sonde oder durch elektronische, beispielsweise kapazitive Anzeigevomchtungen, ist auf einfache Weise nur
dann möglich, wenn der durch diese Überwachungsmittel feststellbare Flüssigkeitsstand zuverlässig und ohne
Schwierigkeiten in eine Mengenangabe umgesetzt werden kann. Dies ist bei kubischen oder quaderförmigen
Behältern sowie bei stehenden zylindrischen Behältern der Fall, sofern die sich aus Verformungen der
Behälterwände ergebenden Abweichungen unberücksichtigt bleiben. Eine Umsetzung der ermittelten
Füllhöhe in eine Mengenangabe bei liegenden zylindrischen Behältern ist nur mit komplizierten Umrechnungen
möglich und darüber hinaus durch Behälterneigung und-Formänderungen der Behälterwandung mit erheblichen
Fehlern behaftet, zumal temperaturbedingte Volumenänderungen bei der Überwachung des Behälterinhalts
stets unberücksichtigt bleiben.
Als Beispiel für den bekannten Stand der Technik wird auf die CH-PS 4 96 948 verwiesen. Diese zeigt eine
Vorrichtung, mit welcher der Inhalt von unregelmäßig geformten Behältern ausgelitert wird, indem nach dem
Einfüllen jeweils einer Volumeneinheit eine Markierung auf dem auszuliternden Behälter bzw. einer zugehörigen
Skala angebracht wird, um trotz der unregelmäßiger, Form des Behiilters eine Bestimmung des jsweiligen
Behäliervo!um<:ns zu ermöglichen. Dieses Verfahren
des Auslitems läßt sich bei liegenden zylindrischen
praktischen Anforderungen entsprechende Genauigkeit erreicht werden soll und zu berücksichtigen ist, daß die
verlegt sind und sich darüber hinaus unter dem Einfluß
des Behälterinhalts in Abhängigkeit von diesem verformen
to kapazitive Sonde kann zwar einen nichtlinearen Zusammenhang berücksichtigen, nicht aber eine so
komplizierte Abhängigkeit des Volumens vom Füllstand, wie dies bei einem geneigt liegenden zylindrischen
Behälter mit gewölbten Stirnböden und einer vom füllstand abhängigen Verformung der Behälterwandungen
der Fall ist.
Schließlich ist der DE-AS 11 57 802 ein Verfahren zur
Aufstellung von Eichtabellen für Flüssigkeitsbehälter zu entnehmen, bei denen eine Füllstandssonde verwendet
wird, die beim Befüllen des Behälters mit einer Flüssigkeit mit geringem kubischen Ausdehnungskoeffizienten
bzw. beim Leeren des gefüllten Behälters mittels eines Volumenzählers einer Registriereinrichtung kontinuierlich
die durch den Volumenzähler ermittelten Flüssigkeitsmengen und den durch die Sonde ermittelten
zugehörigen Flüssigkeitsstand angibt Als Registriereinrichtung wird ein ein Band beschriftendes
Aufzeichnungsgerät verwendet Mit diesem bekannten Verfahren wird somit automatisch eine Art Eichkurve
erstellt, die beim Behälter verbleibt, während die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens weggenommen
werden kann. Mit Hilfe der als eine Art
»Peilstab« anzusehenden Aufzeichnung kann später eine Zuordnung von Flüssigkeitsstand zu Behälterinhalt
vorgenommen werden. Irgendwelche Einzelheiten hierüber sind der Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.
Außerdem ist das aus der DE-AS 11 57 802 bekannte Verfahren auf Flüssigkeiten mit geringem kubischen
Ausdehnungskoeffizient, auch Dichwänderungsfaktor
genannt, beschränkt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters,
insbesondere eines unterirdischen, schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, zu
schaffen, bei welchem temperaturbedingte Volumenänderungen
bei der Bestimmung des jeweiligen Behältervolumens als solche berücksichtigt werden, um diese bei
Flüssigkeiten mit höherem kubischen Ausdehnungskoeffizienten erheblichen physikalischen Einflüsse korrekt
5J von anderen volumenverändernden Vorgängen, beispielsweise
regulären Abgaben, Diebstahl oder Leckverlusten zu trennen.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige
volumetrische Messung des Behälterinhalts mit gleichzeitiger Erfassung temperaturbedingter Volumenänderungen
in Abhängigkeit von periodisch ermittelten Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter
mittels eines elektronischen Rechners erfolgt, der beim
to ersten Befüllen mit der Lagerflüssigkeit kontinuierlich
die durch einen Volumenzähler gemessenen Einfüllmengen speichert die gespeicherten Einfüllmengen analog
dem fortschreitenden Füllungsgrad den von der Füllstandssonde gemessenen Füllständen zuordnet und
die durch Temperaturänderung der Flüssigkeit entstehenden Volumenänderungen errechnet, welche mittels
eines im Behälter installierten Temperaturfühlers erfaßt werden.
Nachfolgend sollen anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zahlen die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabenstellung und deren Lösung durch das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden:
Wie in vielen Messungen festgestellt wurde, liegt die
Temperatur von Vergaserkraftstoffen in unterirdischen Lagerbehältern zwischen 9 und 12"C (282—285 K). Bei
der Anlieferung ist die Flüssigkeit im allgemeinen wärmer; sie erreicht eine Temperatur im Tankwagen bis
zu 400C (313 k>
Der kubische Ausdehnungskoeffizient β von Vergaserkraftstoffen
liegt zwischen 0,10 und 0,12% je 0C (K). Durch die stetige Abkühlung der angelieferten
Ware im Lagerbehälter entstehen Mengenverluste, die bisher nicht überzeugend nachweisbar sind, da diese
Verluste nicht eindeutig von anderen Verlusten, z.B.
durch Diebstahl, unterschieden werden können.
Dieser Sachverhalt soll mit folgendem Beispiel belegt
werden:
In einem Lagerbehälter mit einem Fassungsvermögen von 50 0001 befinden sich 20001 Benzin (0=0,11)
mit einer Temperatur von 9° C Aus einem Tankwagen werden 34 0001 Benzin mit einer Temperatur von 35° C
eingefüllt Der Füllvorgang dauert ca. 25 Minuten. In
dieser Zeit stellt sich im Behälter eine Mischtemperatur von
2000x9 + 34000x35 n,c,n
36000
die Volumenverluste und vergleicht die errechneten Werte mit den von der Sonde angezeigten. Dieser
ständig ablaufende Rechenvorgang ist nach endgültiger Abkühlung besonders wichtig, da hierdurch die temperaturbedingten
Volumenverluste ermittelt werden.
Das Verfahren der Erfindung muß so schnell wie es die örtlichen Verhältnisse erlauben, abgewickelt werden,
damit die während der Befüllung entstehenden Wärmeverluste vernachlässigbar klein sind. Dies kann
ίο nur mit einer hohen Füllgeschwindigkeit mit großer
Impulsfrequenz und einem schnellen Rechner — nämlich einem Mikroprozessor — erreicht werden.
Die einmal erfaßten Inhalte für die Füllhöhen Ai, A2, A3
und alle anderen sind daher temperaturunabhängig.
Somit besagt die Obereinstimmung der Anzeige nach endgültiger Abkühlung von 35 027,221 mit einem
errechneten, temperaturbedingten Verlust von 972,781,
daß dieser Verlust tatsächlich temperaturbedingt ist und nicht durch eine Entnahme aus dem Behälter zustande
gekommecist
Zur Messung der Temperatur im , agerbehälter vor
Beginn eines Tankvorganges und zur Messung der Temperatur im Lagerbehälter nach Beendigung des
Befüllungsvorganges genügt jeweils dieselbe Meßsonde.
Aufgrund dieser gemessenen Werte berechnet der MikrofiOzessor die Temperatur der angelieferten Ware
nach der Gleichung
fr =
VB)-ttt-VB
2000 χ 0.11 χ (33,56 - 9)
100
100
= 54,032 1
Die eingefüllte Menge von 340001 verändert sich durch die Abkühlung um
34000 χ 0,11 χ (33,56 - 35)
100
100
= - 53,861.
Während des Befüllens entstehen somit keine nennenswerten temperaturbedingten Verluste. Da jedoch
der unterirdische Behälter ständig Wärme an seine Umgebung abgibt, wird der Inhalf allmählich auf die
Außentemperatur von 9°C abgekühlt. Das Volumen ändert sich um
36(XX) χ 0.11 χ (9 - 33,56)
100
= - 972.781.
r„ die Temperatur im lagerbehälter vor dem Befallen,
fM die Temperatur im Laaerbehälter nach dem Befallen,
tx die Temperatur der Flüssigkeit aus dem Tank-•to
wagen,
vor dem Befallen.
Aus den im Beispiel genannten Meßdaten.
45
45
f„ = 9°C
t„ = 33,56° C
t„ = 33,56° C
νλ = 340001 (36000 - 2000Ϊ
V„ = 20001
w
V„ = 20001
w
errechnet der Mikroprozessor somit
Das Verfuhren gemäß der Erfindung erfaßt nicht nur die Füllstände gemäß dem Beispiel:
;i) vor der Nuchfüllung.
b) nach der Nachfülliing.
c) nach endgültiger
Abkühluni!
Abkühluni!
/ι, = 20001
/ι, Α 360001
/i, = 360001 -972.78
/ι, Α 360001
/i, = 360001 -972.78
= 35027.221.
55
sondern berechnet auch unter Verwendung der ständig eingegebenen Temperaturen
il) vor der Naehfalhing = 9 C.
e) unmittelbar nach der Nachfüllung = 33.56 C.
(Mischtemperatur'
(Mischtemperatur'
33,56(34000 + 2000) - 9 χ 2000
34000
34000
35,005° C
Es genügt somit der Einsatz einer einzigen Meßsonde, um temperaturbedingte Volumenänderungen der
Lagerflüssigkeit ir't Hilfe des Rechners zu ermitteln.
Mit dem Verfahren der Erfindung wird es möglich, den Inhalt auch eines schrägliegenden sowie zylindrischen
Behälters fehlerfrei zu überwachen, du selbst elastische Verformungen der Behälterwände aufgrund
eines unterschiedlichen Füllstandes berücksichtigt wer-
b5 den. Die Überwachung erfolgt schnell, stufenlos sowie
ohne bewegliche Teile, so daß weder eine Explosionsgefahr besteht noch ein Verschleiß die Genauigkeit
beeinträchtigen kana Oa Ju"vh Eingabe der Tender·!·
tür der Flüssigkeit die temperaturbedingte Volumenänderung
im Rechner berücksichtigt wird, kann auch die letzte Fehlerquelle ausgeschaltet werden, die bisher bei
großen Temperaturunterschieden zwischen der eingefüllten Flüssigkeit und der im Behälter vorhandenen
Flüssigkeit zu nicht unbeachtlichen Abweichungen führte.
Sofern das Verfahren der Erfindung an einer Tanksteile mit elektronischen Meßgeräten für die
Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen unter Verwendung von Mikrocomputern durchgeführt wird, kann
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung als elektronischer Rechner einer der Mikrocomputer der
Zapfeinrichtungen simultan verwendet werden. Hierdurch verringert sich der Aufwand zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Meßsonde für die Ermittlung der Füllhöhe im Behälter sowie auf
einige Impulsleitungen, da ansonsten die elektronische
Die Erfindung wird im folgenden mit einem Ausführungsbeispiel für das Verfahren anhand der
Zeichnung näher erläutert
Die Zeichnung zeigt einen zylindrischen Behälter 1, der an seinen Stirnflächen mit gewölbten Böden
versehen und gegenüber der Waagerechten um den Winkel 2 geneigt ist. Dieser Behälter 1 wird durch eine
Fülleitung 3 beispielsweise mit flüssigem Kraftstoff gefüllt. Die in den Behälter 1 jeweils eingefüllte Menge
wird in einem Durchflußzähler 4 ermittelt, der in der Fülleitung 3 angeordnet ist. Bei unterirdischen Lagerbehältern
für flüssige Kraftstoffe liegt der Neigungswinkel 2 üblicherweise zwischen 1 und 5°.
Die vom Durchflußzähler 4 ermittelte Einfüllmenge wird über eine Impulsleitung 5 einem elektronischen
Rechner 6 eingegeben, der gleichzeitig über eine Leitung 7 den durch eine Sonde 8 ermittelten
Flüssigkeitsstand mitgeteilt erhält. Beim ersten Befüllen des Behälters 1 wird auf diese Weise eine Zuordnung
de Flüssigkeitsstandes zum Behälterinhalt hergestellt, welche nicht nur die geometrische Form des Behälters 1,
sondern auch eventuell auftretende elastische Verfor-ο mungen der Behälterwände berücksichtigt.
Sobald der Behälter 1 zum ersten Mal vollständig gefüllt gewesen ist, kann somit aus dem elektronischen
Rechner 6 in Abhängigkeit von jedem von der Sonde 8 angezeigten Flüssigkeitsstand der Behälterinhalt ermiitelt
werden, der beispielsweise durch eine Anzeigevorrichtung 9 angezeigt wird. Wenn als elektronischer
Rechner 6 und Anzeigevorrichtung 9 Bauteile verwendet werden, die an einer Tankstelle mit elektronischen
MeSgcfdicri für die Düfchfiüßrncssung der Zspfcir.rich
tungen bereits vorhanden sind, ist für die Ermittlung des Behälterinhalts lediglich das Anbringen der Sonde 8
sowie der Signalleitungen 5 und 7 erforderlich.
Zur Berücksichtigung temperaturbedingter Volumenänderungen der im Behälter 1 lagernden Flüssigkeit ist
im Behälter I ein Temperaturfühler 10 angeordnet, der ebenfalls über eine Leitung 11 mit dem elektronischen
Rechner 6 verbunden ist Durch periodisch mittels der Sonde „'. und des Temperaturfühlers 10 ermittelte
Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter 1 ist der Rechner 6 in der Lage, die durch Temperaturänderungen
der Flüssigkeit entstehenden Volumenändeningen zu errechnen und als sofche bei der Überwachung
des Behälterinhalts zu berücksichtigen.
Claims (1)
1. Verfahren zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines unterirdischen,
schrägliegenden, zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe, unter Verwendung einer Füllstandssonde
und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß
eine ständige volumetrische Messung des Behälterinhalts
mit gleichzeitiger Erfassung temperaturbedingter Volumenänderungen in Abhängigkeit von
periodisch ermittelten Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter mittels eines elektronischen
Rechners erfolgt, der beim ersten Befüllen mit der Lagerflüssigkeit kontinuierlich die durch einen
Volumenzähler gemessenen Einfüllmengen speichert, die gespeicherten Eir.füllmengen analog dem
fortschreitenden Füllungsgrad den von der Füllstandssonde gemessenen Füllständen zuordnet und
die durch Temperaturänderung der Flüssigkeit entstshenSei! Volumenänderungen errechnet, weiche
mittels eines im Behälter installierten Temperaturfühlers erfaßt werden.
Priority Applications (1)
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DE2708978A DE2708978C3 (de) | 1977-03-02 | 1977-03-02 | Verfahren und Vorrichtung zur !berwachung des Inhalts eines Behälters |
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---|---|
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- 1977-03-02 DE DE2708978A patent/DE2708978C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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