DE2835036A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des inhalts eines behaelters - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des inhalts eines behaelters

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DE2835036A1
DE2835036A1 DE19782835036 DE2835036A DE2835036A1 DE 2835036 A1 DE2835036 A1 DE 2835036A1 DE 19782835036 DE19782835036 DE 19782835036 DE 2835036 A DE2835036 A DE 2835036A DE 2835036 A1 DE2835036 A1 DE 2835036A1
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filling
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liquid
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DE19782835036
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Klaus Brandts
Dieter Classen
Erich Lemke
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Scheidt and Bachmann GmbH
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Scheidt and Bachmann GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Uberwachung
  • des Inhalts eines Behälters Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Uberwachung des Inhalts eines Behälters,insbesondere eines unterirdischen schrägliegenden zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe,unter Verwendung einer Füllstandssonde und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters.
  • Die Uberwachung des Inhalts eines Behälters,beispielsweise mittels eines Schwimmerschalters,einer Sonde oder durch elektronische,beispielsweise kapazitive Anzeigevorrichtungen,ist auf einfache Weise nur dann möglich,wenn der durch diese Uberwachungsmittel 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 Uberwachung des Behälterinhalts stets unberücksichtigtEleiben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren zur überwachung des Inhalts eines Behälters,insbesondere eines unterirdischen,schräg liegenden 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 von anderen volumenverändernden Vorgängen,beispielsweise regulären Abgaben,Diebstahl oder Leckverlusten zu trennen.
  • Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß eine ständi volumetrische Messung des Behälterinhalts mit gleichzeitiger Erfassung temperaturabhängiger 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 Einfülimengen speichert,die gespeicherten Einfüllmengen analog dem fortschreitenden Fllungsgrad den von der Füllstandssonde gemessenen Füllständen zuordnet und die durch Temperaturänderung der Flüssigkeit entstehenden Volumenänderungen errecyhnet,welche mittels eines im Behälter installierten Temperaturfühlers erfaßt werden.
  • Nachfolgend soll anhand eines Ausführungsbeispiels mit-Zahlen d-ie der Erfindung zugrundeliegende Aufgäenstellung 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 1200 (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 p von Vergaserkraftstoffen liegt zwischen o,lo-und o,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 50.000 1 befinden sich 20000 1 Benzin (# = o,ll) mit einer Temperatur von 90C. Aus einem Tankwagen werden 34.ooo 1 Benzin mit einer 0 Temperatur von 35 C eingefüllt. Der Füllvorgang dauert ca 25 MinutenO In dieser Zeit stellt sich im Behälter eine Mischtemperatur von 2.000 x 9 + 34.000 x 35 36.000 = 33,56°C ein.
  • Dabei dehnt sich die vorhandene Menge von 2oooo 1 um 2.-ooo x o,tl x (33,56 - 9) 100 = 54,032 1 aus Die eingefüllte Menge von 34.ooo 1 verändert sich durch die Abkühlung um 34.000 x o,ll x (33,56 - 35) 100 = - 53,86 io Während des Befüllens entstehen somit keine nennenswerten temperaturbedingten Verluste. Da jedoch der unterirdische Behälter ständig Wärme an seine Umgebung abgibt, wird der Inhalt allmählich auf die Außentemperatur von 90C abgekühlt, Das Volumen ändert sich um 36.ooo x o,ll x (9 - 33,56) 100 = - 972,78 1.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung erfaßt nicht nur die Füllstände gemäß dem Beispiel: a) vor der Nachfüllung h1 # 2.000 1 b) nach der Nachfüllung h2 36.000 1 c) nach endgültiger Abkühlung h3 ' 36.ooo 1 - 972,78 = 35.027,22 1, sondern berechnet auch unter Verwendung der ständig eingegebenen Temperaturen d) vor der Nachfüllung = 90C, e) unmittelbar nach der Nachfüllung (Mischtemperatur) = 33,560c, f) nach endgültiger Abkühlung = 90C.
  • die Volumenverluste und vergleicht die errechneten Werte mit den von der Sonde angezeigten0 Dieser ständig ablaufende Rechenvorgang ist nach endgültiger Abkühlung besonders wichtig, da hierdurch die temperaturbedingten Volumenverluste ermittelt werden0 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 nur mit einer hohen Füllgeschwindigkeit mit großer Impulsfrequenz und einem schnellen Rechner - nämlich einem Mikroprozessor -erreicht werden.
  • Die einmal erfaßten Inhalte für die Füllhöhen hl,h2,h3 und alle anderen sind daher temperaturunabhängig. Somit besagt die Ubereinstimmung der Anzeige nach endgültiger Abkühlung von 35.027,22 1 mit einem erreehneten,temperaturbedingten Verlust von 972,78 l,daß dieser Verlust tatsächlich temperaturbedingt ist und nicht durch eine Entnahme aus dem Behälter zustandegekommen ist.
  • Zur Messung der Temperatur im Lagerbehälter 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 Mikroprozessor die Temperatur der angelieferten Ware nach der Gleichung In dieser Gleichung bezeichnen tB die Temperatur im Lagerbehälter vor dem Befüllen tM die Temperatur im Lagerbehälter nach dem Befüllen, tX die Temperatur der Flüssigkeit aus dem Tankwagen, VA das Volumen der eingefüllten Flüssigkeit, VB das Volumen der Flüssigkeit im Lagerbehälter vor dem Befüllen.
  • Aus den im Beispiel genannten Meßdaten B = 9°C tM = 53,56ob VA = 34.ovo 1 (36.000 - 2.ooo) VB = 2.ooo 1 errechnet der Mikroprozessor somit tX = 33,56 (34.ooo + 2.ooo) - 9 . 20000 = 35.005ob 34.000 Es genügt somit der Einsatz einer einzigen Meßsonde, um temperaturbedingte Volumenänderungen der Lagerflüssigkeit mit Hilfe des Rechners zu ermitteln.
  • Mit dem Verfahren der Erfindung wird eöglich,den Inhalt auch eines schrägliegenden sowie zylindrischen Behälters fehlerfrei zu berwachen,da selbst elastische Verformungen der Behälterwände aufgrund eines unterschiedlichen Füllstandes berücksiaitigt werden. De überwachung erfolgt schnell,stufenlos sowie ohne bewegliche Teile, so daß weder eine Explosionsgefahr besteht noch ein Verschleiß die Genauigkeit beeinträchtigen kann. Da durch Eingabe der Temperatur 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 Tankstelle mit elektronischen Meßgeräten für die Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen unter Verwendung von Mikrocomputern durchgeführt wird,kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfinung als elektronischer Rechner einer der Mierocumputer 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 Einrichtung der Tankstelle zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird.
  • Auf der Zeichnung ist ein Au,sführungsbeispiel einer Vorrichtung der Erfindung schematisch dargestellt.
  • 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 Die vom Durchfluß zähler 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 des Flüssigkitsstandes zum Behälterinhalt hergestellt,welche nicht nur die geometrische Form des Behälters 1, sondern auch evt.auftende elastische Verformungen der Behälterwände berücksichtigt.
  • Sobald der Behälter 1 zum ersten Mal vollständig gefüllt gewesen ist,kann somit aus dem elektronische Rechner 6 in Abhängigkeit von jedem von der Sonde 8 angezeigten Flüssigkeitsstand der Behälterinhalt ermittelt werdender beispielsweise durch eine Anzeigevorrichtung 9 angezeigt wird. Wenn als elektronischer Rechner 6 und Anzeigevorrichtung 9 Bauteile verwendet werden,die an einer Tankstelle mit elektronischen Meßgeräten für die Durchflußmessung der Zapfeinrichtungen 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 1 ein Temperaturfühler 10 angeordnet,der ebenfalls über eine Leitung 11 mit dem elektronischen Rechner 6 verbunden ist. Durch periodisch mittels der Sonde 8 und des Temperaturfühlers 10 ermittelte Füllstands- und Temperaturänderungen im Behälter 1 ist der Rechner 6 in der Lage, die durch Temperaturänderungen der Flüssigkeit entstehenden Volumenänderungen zu errechnen und als solche bei der Uberwachung des Be -hä-lterinhalts zu berücksichtigen.

Claims (2)

  1. Patent ans p r U ehe: 1. Verfahren zur Uberwachung des Inhalts eines Behälters,insbesondere eines unterirdischen,schrägliegenden zylindrischen Behälters für flüssige Kraftstoffe,unter Verwendung einer Füllstandssonde und eines Volumenzählers zum Auslitern des Behälters5 dadurch gek e n n z e i eh ne t, 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 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.
  2. 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 Zapfeinrichtungen simultan verwendet wird.
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