-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes
in einem Flüssigkeitsbehälter mit einem die Differenz zwischen Füllhöhe und einer
Bezugshöhe im Behälter in ein Meßsignal umsetzenden Standmesser. Zur Standmessung
von Flüssigkeiten sind unter anderem Vorrichtungen bekannt, bei denen die Standmessung
auf eine Längenmessung zurückgeführt wird. Dies geschieht bei den Messungen mit
Peilstab, Peilband, Schauglas und den Schwimmermeßvorrichtungen. Dabei wird eine
veränderliche Standhöhe gegenüber einer Bezugshöhe, die im allgemeinen nicht mit
dem Boden des Flüssigkeitsbehälters identisch ist, gemessen. Die tatsächliche Füllhöhe
ergibt sich als Summe der Bezugshöhe und der Standhöhe.
-
Für die Speicherung bestimmter Flüssigkeiten, beispielsweise von
Autogas (Butan), ist nach der Druckbehälterverordnung (TRC; 380) ein Peilrohr in
den entsprechenden Flüssigkeitsbehältern vorgeschrieben.
-
Dieses Peilrohr dient zur Feststellung des höchstzulässigen Füllungsgrades.
Die Feststellung eines Füllstandes mit einem Peilrohr ist eine alt bekannte und
gebräuchliche - weil preiswerte - Lösung.
-
Die Verwendung eines Peilrohres hat jedoch folgenden Nachteil: Ein
vorhandenes Peilrohr zur Filllstandsmessung bedingt, daß während des Füllvorganges
das Peilventil geöffnet und beobachtet wird. Sobald Flüssigkeit aus der Peilöffnung
austritt, ist der vorgesehene maximale Füllstand erreicht. Wird daher das Peilventil
nicht betätigt so sind Überfüllungen der Behälter die Folge. Die Überfüllung eines
Tanks mit beispielsweise Autogas kann infolge des Flüssigkeitsdruckes zu einer Explosion
führen. Handelt es sich bei dem zu füllenden Behälter um einen mobilen, z.B. in
ein Fahrzeug eingebauten Behälter. so wird dieser bei einer Schräglage des Fahrzeuges
während dcs Befüllens entweder über- oder unterfüllt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs geschilderten Art anzugeben, die mit möglichst einfachen Mitteln eine
sichere und exakte Bestimmung des Füllstandes ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
zwei Standmesser an verschiedenen Stellen im Behälter angeordnet sind, an die eine
die Meßsignale der Standmesser addierende und zu einem die Füllhöhe repräsentierenden
Meßwert umformende und anzeigende Einrichtung angeschlossen ist.
-
Erfindungsgemäß wird der Füllstand durch mindestens zwei Standmesser
gemessen, die vorzugsweise mit einem möglichst großen horizontalen Abstand zueinander
angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung wird der Füllstand des Behälters an wenigstens
zwei weit voneinander entfernten Stellen gemessen. Bei einer Schräglage des Behälters
sind somit die Füllstände im Bereich der einzelnen Standmesser unterschiedlich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dennoch eine exakte Füllstandsbestimmung,
da die unterschiedlich großen Meßsignale der Standmesser in der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung zu einem Mittelwert umgeformt werden. Der Mittelwert entspricht dem
exakten Füllstand des Behälters, den die Flüssigkeit bei waagrecht positioniertem
Behälter einnimmt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Schräglage des
Behälters kompensiert.
-
Grundsätzlich eignen sich als Standmesser alle Vorrichtungen, die
ein geeignetes Meßsignal für die erfindungsgemäße Vorrichtung liefern. Hierzu zählen
auch alle Standmesser, die aufgrund von Druck- oder Kraftmessungen arbeiten oder
denen andere physikalische Meßverfahren (basierend auf Messung von Kapazität, Schall,
Leitfähigkeit, Radioaktivität usw) zugrundeliegen.
-
In einer bevorzugten Ausfünrungsform der Erfindung sind die Standmesser
jedoch elektrische Schiebewiderstände, deren verschiebbare Kontakte jeweils mit
einem den Pegelstand im Behälter abtastenden Schwimmer verbunden sind.
-
Besonders bewährt hat sich dabei, wenn nach einer bevorzugten Variante
der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeder Schwimmer über einen Hebel mit dem verschiebbaren
Kontakt des Schiebewiderstandes verbun-
den ist, wobei der Hebel
mit seinem Ende schwenkbar an einer Wand des Behälters befestigt ist und der Schwimmer
am anderen Ende des Hebels angeordnet ist.
-
In dieser Variante der Erfindung wird die Höhenänderung der Flüssigkeitsoberfläche
gegenüber einer Bezugshöhe durch den Schwimmer erfaßt und direkt oder über eine
Hilfseinrichtung, z.B. einen Hebel, an den beweglichen Kontakt des Schiebewiderstandes
weitergegeben. Der Widerstand zwischen verschiebbarem Kontakt und einer Anschlußklemme
des Schiebewiderstandes ist ein Maß für die Füllhöhe.
-
Die Kombination Schwimmer/Hebel/Schiebewiderstand ist eine einfache,
funktionssichere und sehr preiswert herzustellende Vorrichtung und aus diesen Gründen
als Standmesser für die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die
Schiebewiderstände aller Standmesser hintereinandergeschaltet und bilden zusammen
mit einer Spannungsquelle und einem Widerstandsmeßgerät einen Meßstromkreis.
-
Wird ein Flüssigkeitsbehälter mit Einfüllstutzen, an den eine Füllpistole
für das Einfüllen der Flüssigkeit aus einer Tankanlage anschließbar ist, verwendet,
so hat es sich in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung als vorteilhaft erwiesen,
wenn die Meßeinrichtung Teil der Tankanlage und an die im Flüssigkeitsbehälter angeordneten
Standmesser über die für den Füllvorgang formschlüssig am Einfüllstutzen anliegende
Füllpistole anschließbar ist.
-
Eine derartige Vorrichtung ist von Vorteil, wenn der Flüssigkeitsbehälter
Teil einer mobilen Anlage, beispielsweise eines Autos ist. Innerhalb des Behälters
befinden sich lediglich die Standmesser mit den daran angeschlossenen und zum Einfüllstutzen
führenden Meßleitungen. Die eigentliche Anzeigenvorrichtung befindet sich bei der
Tankanlage. Mit dem (gasdichten) Anschluß der Füllpistole an den Einfüllstutzen
wird auch eine z.B. elektrische Verbindung zwischen den Standmessern im Flüssigkeitsbehälter
und der Anzeigeeinrichtung der Tankanlage hergestellt.
-
Auf diese Weise kann der Füllvorgang kontrolliert werden, ohne daß
jeder Speicherbehälter mit einer kompletten erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet
ist.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Überfüllung
eines Flüssigkeitsbehälters sicher verhindert, wenn die Einrichtung 10 an eine Steuerung
angeschlossen ist, an die eine Absperrvorrichtung in der die Tankanlage mit dem
Flüssigkeitsbehälter verbindenden Rohrleitung angeschlossen ist, so daß die Zufuhr
von Flüssigkeit zum Flüssigkeitsbehälter bei einem vorgegebenen Pegelstand im Behälter
unterbrechbar ist.
-
Im folgenden soll anhand einer schematischen Skizze ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden. Im Ausführungsbeispiel soll
es sich um einen Autogastank 1 handeln. Für Autogastanks ist ein Peilrohr vorgeschrieben,
um den höchstzulässigen Füllstand feststellen zu können. Wird das Peilventil dieses
Peilrohres nicht bedient, ist - wie eingangs geschildert - mit einer Überfüllung
und als Folge des Flüssigkeitsdruckes mit einer Explosion zu rechnen.
-
Diese Gefahr ist besonders gegeben, wenn in Zukunft viele Fahrzeuge
mit Autogas betrieben werden und die Füllung des Autogastanks nicht mehr von einer
Fachkraft, sondern im Selbstbedienungsverfahren von Autogasabnehmern selbst vorgenommen
wird.
-
Der Autogastank 1 hat gemäß Ausführungsbeispiel zylindrische Form
mit ebenen Böden 12 und ist liegend in ein nicht dargestelltes Fahrzeug quer zur
Fahrtrichtung eingebaut. Innerhalb des Tanks 1 sind in der Nähe der Böden 12 zwei
elektrische Widerstände 7, 8 im Kopfbereich des Tanks 1 befestigt. Diese Schiebewiderstände
weisen in vertikaler Richtung nach unten. In der Mitte zwischen den beiden Schiebewiderständen
7, 8 ist ein Gelenk 2 an der Tankwand befestigt. Am Gelenk 2 sind zwei Hebel 5,
6 befestigt, die an dem dem Gelenk abgewandten Ende je einen Schwimmer 3,4 tragen.
Am Hebel 5 ist der verschiebbare Kontakt 13 des Schiebewiderstandes 7 und am Hebel
6 der verschiebbare Kontakt 14 des Schiebewiderstandes 8 befestigt. Die beiden Hebel
5, 6 sind in Führungungen so gelagert, daß eine Bewegung der Schwimmer 3, 4 eine
Verschiebung der Kontakte 13 bzw. 14 der Schiebewiderstände bewirkt.
-
Die Schiebewiderstände sind Teil eines Meßstromkreises 11. Dieser
besteht im wesentlichen aus einer Spannungsquelle 9, einem Widerstandsmeßgerät 10
und den beiden Widerständen 7 und 8. Diese beiden Widerstände sind hintereinandergeschaltet.
Die elektrische Verbindung erfolgt im Ausführungsbeispiel über die beiden Hebel
5, 6. Befindet sich im Tank 1 flüssiges Autogas, so wird die jeweilige Flüssigkeitshöhe
durch die Schwimmer 3, 4 und die Hebel 5, 6 als veränderlicher Widerstand abgreifbar.
Steht das Fahrzeug und damit Tank 1 wie in der Skizze angedeutet, schräg, so zeigt
der eine Schwimmer einen zu geringen, der andere einen zu großen Füllstand an. Da
die beiden Widerstände erfindungsgemäß hintereinandergeschaltet sind, wird die Summe
beider Widerstände gemessen. Dieser Meßwert ist ein Maß für die exakte Füllhöhe
im Tank, die im Widerstandsanzeige 10 angezeigt wird. Der maximale Füllstand kann
zusätzlich durch eine optische oder akustische Signaleinrichtung angezeigt werden.
-
Hat der Tank nicht die Form eines Zylinders, so sind anstelle von
zwei Schwimmern bzw. Standmessern drei oder mehrere erforderlich.
-
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann das Gerät
10 Teil einer Steuerung sein. Dabei wird mit dem Anschluß einer nichtdargestellten
Füllpistole an einen ebenfalls nicht dargestellten Einfüllstutzen für Tank 1 eine
elektrische Verbindung zwischen dem Schwimmerabgriff und der Steuerung hergestellt.
Die Steuerung ist Teil der Tankanlage, in der der Tank 1 gefüllt werden soll. Die
Steuerung besteht z.B. aus einem Verstärker, einem Relais und einem Magnetventil.
-
Dieses Ventil ist in die Zufuhrleitung, die den Autogasspeicherbehälter
der Tankanlage mit dem zu füllenden Tank 1 verbindet, eingebaut. Beim Erreichen
eines vorgegebenen Füllstandes, d.h. in der Regel bei Erreichen des maximalen Füllstandes
wird das Magnetventil durch die Steuerung betätigt, so daß die Zufuhr von Autogas
zum Tank unterbrochen wird. Eine Überfüllung des Tanks ist auf diese Weise ausgeschlossen.