DE3838660A1 - Verfahren zur messung und ueberwachung des volumens der verdraengungsfluessigkeit in der verdraengungskammer einer volumenaenderungseinrichtung unter beruecksichtigung zulaessiger winkel-abweichungen der grundflaechenebene (standflaeche) der verdraengungskammer von der horizontalen - Google Patents
Verfahren zur messung und ueberwachung des volumens der verdraengungsfluessigkeit in der verdraengungskammer einer volumenaenderungseinrichtung unter beruecksichtigung zulaessiger winkel-abweichungen der grundflaechenebene (standflaeche) der verdraengungskammer von der horizontalenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Vorrichtung mit diesen Merkmalen ist bereits Gegenstand
des Hauptpatents (DPa. P 37 21 546.9-52). Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung mit dem
Ziel weiter auszugestalten, daß die Vorteile des Hauptpatents
und darüber hinaus auch die Möglichkeit einer selbsttätigen,
kontinuierlichen und/oder intermittierend gesteuerten
Füllstandsmessung und/oder -überwachung der Verdrängungsflüssigkeit
in der Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
mit hoher Meß- und Überwachungsgenauigkeit
als Maß ihres Verdrängungsvolumens auch bei aufstellungsbedingter Abweichung der Grundflächenebene der Volumenänderungseinrichtung
oder nur deren Verdrängungskammer von der
Horizontalen innerhalb festlegbarer Neigungswinkelwerte
ohne großen Aufwand zur Geltung gebracht werden.
Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen und intermittierend
gesteuerten Messung und Überwachung des
Füllstands einer in einem stehenden, geraden Behälter
eingefüllten Flüssigkeit (als lineares Maß für das Flüssigkeitsvolumen)
mittels einer Füllstandssonde sind in vielfacher
Ausführung bekannt und handelsüblich. Sie werden in
der Regel zur Füllstandsmessung bei stationären Flüssigkeitsbehältern
eingesetzt, deren Bodenfläche auf einem
horizontalen, festen Fundament aufgestellt ist. In einigen
anderen Anwendungsfällen erfolgt ihr Einsatz auch auf mobilen
Untersätzen, obgleich die Höhe derartiger stehender
Behälter meistens begrenzt ist. Solange die Grundflächenebene
des stehenden, geraden Behälters parallel zur Horizontalen
verläuft, ändern sich die Füllstandsmeßwerte linear
mit dem Maß des Flüssigkeitsraumvolumens in der Verdrängungskammer
oder dem als Verdrängungskammer dienenden, geraden
oder schrägen, stehenden Abteil. Tritt jedoch infolge
unvorhergesehener (-sehbarer) gleichmäßiger oder ungleichmäßiger
Absenkung oder Aufwerfung des Untergrunds bzw. durch
Aufstellung eines mobilen Behälteruntersatzes (z. B. Meßwagens)
auf einer mehr oder weniger schrägen Ebene (z. B.
Straße mit Steigung bzw. Gefälle) eine Abweichung der
Behältergrundflächenebene von der Horizontalen ein, ist die
erwünschte hohe Genauigkeit der Füllstandsmessung als lineares
Maß des Flüssigkeitsvolumens nicht mehr gewährleistet.
Als naheliegendes Mittel zum Ausgleich einer Abweichung der
Behältergrundflächenebene von der Horizontalen ergibt sich
zwar die Möglichkeit der kardanischen Aufhängung des Behälters
bzw. der Verdrängungskammer oder die Verwendung Einrichtungen
bekannter Art zur mechanisch regelbaren Nivellierung
der Behältergrundflächenebene, jedoch sind derartige
Lagekompensationsmittel sehr aufwendig in der Herstellung,
Bedienung und in der Wartung.
Eine weitere Möglichkeit der lageunabhängigen Volumenmessung
der Verdrängungsflüssigkeit im Behälter (bzw. der Verdrängungskammer)
besteht darin, daß, wie schon im Hauptpatent
beschrieben, die Befüllung (oder Entleerung) des Behälters
jeweils über eine in beiden Förderrichtungen betreibbare
(ggf. fördervolumeneichbare) Flüssigkeitspumpe, beispielsweise
eine elektrische, in ihrer Drehrichtung umsteuerbare
Schlauchpumpe, erfolgt. Jedoch ist auch diese Lösung der
lageunabhängigen Flüssigkeitsvolumenmessung bzw. -überwachung
besonders in der Wartung und Überprüfung aufwendig und
störanfällig und erfordert ggf. zusätzlich eine Füllstandssonde
zur Kontrolle der Volumenmeßwerte.
Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten
Gattung mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß
Abweichungen der Grundflächenebene des stehenden,
geraden Behälters (Behälterabteil, Verdrängungskammer) von
der Horizontalen innerhalb berechenbarer Winkelabweichungsgrenzen
die Füllstandsmeßergebnisse der Füllstandssonde (als
lineares Maß des Flüssigkeitsvolumens im Behälter) nicht
beeinflussen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebene Verfahren gelöst.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und
Möglichkeiten zu deren vorteilhaften weiteren Ausgestaltung
sind in den Ansprüchen 3 bis 7 angegeben. Die erfindungsgemäße
Funktion der Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens ist sowohl bei stehenden, geraden, als auch bei
stehenden schrägen (siehe Cavalierisches Prinzip),
zylindrischen, prismaförmigen, kubischen, parallelepipedförmigen
oder quaderförmigen Behältern (Verdrängungskammern)
gewährleistet. Die Füllstandsmessung der Flüssigkeit in der
Verdrängungskammer (oder auch in einem beliebigen Gefäß
vorstehend genannter Hohlkörperformen und -aufstellung)
kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorzugsweise mittels handelsüblicher Füllstandsmeßvorrichtungen
erfolgen, deren Füllstandssonden derart ausgebildet
und in der Hohlkörperachse angeordnet sind, daß sie nur die
Schnittpunkte der Flüssigkeitsspiegel mit der durch den
Mittelpunkt der Grundflächen der stehenden, geraden oder
schrägen Hohlkörper (Verdrängungskammern) gehenden Behälterachse
als alleingültige Füllstandsmeßpunkte erkennen, wobei
ihre Ausgangsfüllstandsinformationen - wenn nicht schon in
elektrischer Form vorhanden - vor der Weiterverarbeitung auf
bekannte Art und Weise in elektrische Meßinformationen
gewandelt werden. Als Füllstandssonden, die unter Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft
eingesetzt werden können, sind konduktive Mehrfach-Grenzschalter
für leitfähige Flüssigkeiten hervorzuheben, deren
Elektrodenkontaktspitzen in der Hohlkörperachse angeordnet
sind, oder schlanke, stabile, kapazitive Niveaumeßstäbe für
kontinuierliche Füllstandsmessung in der Hohlkörperachse.
Aber auch andere Füllstandssonden sind für die erfindungsgemäße
Anwendung, d. h. der präzisen Füllstandsmessung in
der Hohlkörperachse denkbar.
Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung des Umstandes, daß
die Verdrängungskammer (Behälter, Abteil) in der die Füllstandsmessung
und/oder -überwachung der Verdrängungsflüssigkeit
stattfindet, innen als stehender, gerader oder
schräger Hohlkreiszylinder - im folgenden kurz Hohlzylinder
genannt - mit kreisrunder bzw. elliptischer Grundfläche und
paralleler, kongruenter Deckfläche ausgebildet ist oder als
gerades oder schräges Hohlprisma innen von n Paaren paralleler,
kongruenter, ebener Flächen begrenzt wird und sowohl
die Achse dieses stehenden, geraden oder schrägen Hohlkörpers
(Verdrängungskammer) als auch die Meßachse der Füllstandssonde
durch den Mittelpunkt der Grundfläche dieses
Hohlkörpers (z. B. der Verdrängungskammer) gehen und
senkrecht oder (bei schrägem Hohlkörper) schräge auf ihr
stehen. Dabei wird erfindungsgemäß sichergestellt, daß vor
Beginn der Füllstands- bzw. Volumenmessung bzw. Volumenänderungsmessung
und/oder -überwachung Flüssigkeit frei wählbaren
und fest eingestellten oder einstellbaren Mindestvolumens
in die Verdrängungskammer eingefüllt wird oder dort
ständig lagert, daß mindestens die Grundfläche des geraden
oder schrägen Hohlkörpers (Hohlzylinder oder Hohlprisma)
bei maximal zulässiger Winkelabweichung der Grundflächenebene
von der Horizontalen völlig benetzt wird und die Verdrängungskammer
bei maximaler Verdrängungsgröße der Verdrängungsflüssigkeit
niemals bis zu ihrem vollen Fassungsvermögen
befüllt wird, sondern maximal so hoch, daß bei der
maximal zulässigen Winkelabweichung der Grundflächenebene
von der Horizontalen der Flüssigkeitsspiegel die obere
Begrenzung der geraden oder schrägen seitlichen Wandung
(Deckfläche) höchstens berührt, jedoch nicht überschreitet.
Mittels bekannter, trigonometrischer Funktionen lassen sich
die Beziehungen der jeweils erforderlichen Mindestfüllvolumen
bzw. maximal zulässiger Füllvolumen der Verdrängungsflüssigkeit
unter Berücksichtigung der Raum- und Formdaten
der Verdrängungskammern zu der maximal zulässigen Winkelabweichung
der Grundflächenebene der Verdrängungskammern berechnen.
Darauf wird in der Beschreibung später noch eingegangen.
Wird bei der maximal vorgesehenen, zulässigen Winkelabweichung
der Grundflächenebene der Verdrängungskammer (des
Hohlzylinders oder Hohlprismas) von der Horizontalen vor
Beginn der Füllstands- bzw. Volumenmessung der Verdrängungsflüssigkeit
das Mindestflüssigkeitsvolumen frei wählbarer,
jedoch bekannter Größe nicht bzw. zu wenig in die Verdrängungskammer
eingefüllt oder wird die Verdrängungskammer
über das maximal zulässige Füllvolumen hinaus befüllt, wandert
der Mittelpunkt der Flüssigkeitsspiegel aus der Achse
der Verdrängungskammer und damit auch aus der Meßachse der
Füllstandssonde; d. h., die Füllstands- bzw. Volumenmeßwerte
sind nicht mehr korrekt. Aus Einfachheitsgründen sollen hier
zur näheren Erläuterung der Erfindung als vorzugsweise zu
verwendende Verdrängungskammern beispielsweise nur der
stehende, gerade Hohlzylinder mit innerer, kreisrunder
Grundfläche und Deckfläche und das stehende, gerade
Hohlprisma mit 2n-eckiger, innerer Grundfläche und Deckfläche,
dessen Innenraum von n Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird, behandelt werden. Bei Kenntnis
der Lehre des Cavalierischen Prinzips dürfte die Übertragung
der hier gegebenen Darstellung der Erfindung mit stehendem,
geradem Hohlzylinder oder Hohlprisma für die Anwendung eines
stehenden, schrägen Hohlzylinders oder Hohlprismas als
Verdrängungskammer im Sinne der Erfindung für den Durchschnitts-
Fachmann ausreichend verständlich sein. Ist die mit
Flüssigkeit befüllte Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
beispielsweise als abschließbarer, stehender,
gerader Hohlkreiszylinder ausgebildet, dessen kreisrunde
Grundfläche (Grundflächenebene) und Deckfläche (Deckflächenebene)
parallel zur Horizontalen verläuft, so bildet der
Flüssigkeitsspiegel immer eine Kreisfläche durch deren
Mittelpunkt die Achse des Hohlzylinders und somit auch die
der Füllstandssonde geht. Weichen nun die Grundfläche und
die Deckfläche dieser Verdrängungskammeranordnung um den
Neigungswinkel α (als Krängungswinkel) von der Horizontalen
ab, so gilt das im gleichen Maße auch von der Achse des
Hohlzylinders, die bekanntlich durch die Mittelpunkte der
Grund- und Deckfläche geht.
Mit dieser Winkelabweichung ändert sich auch die Form des
Flüssigkeitsspiegels, indem dieser die Gestalt einer elliptischen
Fläche als affines Bild des kreisförmigen Flüssigkeitsspiegels
(bei Parallelität von Grundfläche und der
Horizontalen) annimmt, durch deren gemeinsamen Mittelpunkt
(von Kreis und Ellipse) die Achse des Hohlzylinders und der
Füllstandssonde geht, solange vor Beginn der Füllstands-
bzw. Volumenmessung und/oder -überwachung Flüssigkeit frei
wählbaren Mindestvolumens in den Hohlzylinder (als Verdrängungskammer)
eingefüllt wird oder darin ständig lagert,
daß mindestens die Grundfläche des Hohlzylinders bei einem
Neigungswinkel α zur Horizontalen völlig von der Flüssigkeit
benetzt wird (Minimalbefüllung) bzw. bei maximal zulässiger
Befüllung der Verdrängungskammer der Flüssigkeitsspiegel
die obere Begrenzung der geraden, seitlichen
Zylinderwandung (d. h. die Deckflächenebene) höchstens
berührt, jedoch nicht überschreitet (Maximalbefüllung). In
dem Bereich zwischen dieser festgelegten Minimal- und Maximalbefüllung
der Verdrängungskammer liefert die in der Achse
des Hohlzylinders angeordnete Füllstandssonde also korrekte
Füllstands- und Volumenmeßwerte.
Ist die mit Flüssigkeit befüllte Verdrängungskammer der
Volumenänderungseinrichtung beispielsweise als abschließbares,
stehendes, gerades Hohlprisma ausgebildet,
dessen Innenraum von n Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird und sowohl die Achse dieses
stehenden, geraden Hohlprismas als auch die
Meßachse der Füllstandssonde durch den Mittelpunkt der 2n-
eckigen Grundfläche geht, bildet - bei paralleler Aufstellung
der Grundfläche zur Horizontalen - der Flüssigkeitsspiegel
eine 2n-eckige, zur Grundfläche und Deckfläche des
Hohlprismas kongruente Fläche. Weichen nun die Grundfläche
und die Deckfläche dieser Verdrängungskammeranordnung um den
Neigungswinkel α (als Krängungswinkel) von der Horizontalen
ab, so gilt das im gleichen Maße auch von der Achse des
Hohlprismas, die durch die Mittelpunkte der Grundfläche und
der Deckfläche geht.
Mit dieser Winkelabweichung ändert sich auch die Form des
Flüssigkeitspegels, indem dieser die Gestalt einer 2n-
eckigen Schrägfläche als affines Bild des 2n-eckigen Flüssigkeitsspiegels
(bei Parallelität von Grundfläche und der
Horizontalen) annimmt, durch deren gemeinsamen Mittelpunkt
(vom 2n-Eck und affinem 2n-Eck) die Achse des Hohlprismas
und der Füllstandssonde geht, solange
vor Beginn der Füllstands- bzw. Volumenmessung und/oder -überwachung
Flüssigkeit frei wählbaren Mindestvolumens in
das Hohlprisma (als Verdrängungskammer) eingefüllt wird oder
darin ständig lagert, daß mindetens die Grundfläche des
Hohlprismas bei einem Neigungswinkel α zur Horizontalen
völlig von der Flüssigkeit benetzt wird (Minimalbefüllung)
bzw. bei maximaler zulässiger Befüllung der Verdrängungskammer
der Flüssigkeitsspiegel die obere Begrenzung der geraden
oder schrägen, seitlichen Hohlprismawandlung (d. h. die Deckflächenebene)
höchstens berührt, jedoch nicht überschreitet
(Maximalbefüllung). In dem Bereich zwischen dieser festgelegten
bzw. festlegbaren Minimal- und Maximalbefüllung der
Verdrängungskammer liefert die in der Achse des Hohlprismas
angeordnete Füllstandssonde korrekte Füllstands- und Volumenmeßwerte.
Handelt es sich bei der Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
um ein gerades Hohlprisma,
dessen Innenraum von drei Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird (z. B. Hohlwürfel, Parallelepiped,
Hohlquader), gelten zwar die gleichen mathematischen
Gesetzmäßigkeiten wie beim allgemeinen, geraden Hohlprisma,
dessen Innenraum von n Paaren paralleler,
kongruenter, ebener, druckfester Flächen begrenzt wird,
jedoch können in diesem besonderen Fall jedes der drei
Flächenpaare des Hohlprismainnenraums die Grundfläche mit
gegenüberliegender paralleler Deckfläche bilden und somit
sechs unterschiedliche Aufstellungsmöglichkeiten als Verdrängungskammer
im Sinne der Erfindung darstellen.
Bei Winkelabweichung der Grundfläche und der Deckfläche von
der Horizontalen um den Neigungswinkel α erscheint der
Flüssigkeitsspiegel immer als affines Bild des
"Flüssigkeitsspiegels bei Parallelität von Grundfläche und
Horizontalen", durch deren gemeinsamen Mittelpunkt (sowohl
bei Parallelität der Grundfläche zur Horizontalen als auch
bei Abweichung a von der Horizontalen) die Achse des
Hohlprismas und der Füllstandssonde bei jeder der sechs
Aufstellungsmöglichkeiten geht, solange die Bedingungen
(minimal erforderliche bzw. maximal zulässige Befüllung)
erfüllt sind. Der Tangens des Neigungswinkels α der Grundfläche
der Verdrängungskammer zur Horizontalen, bei dem noch
korrekte Füllstandsmeßwerte unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erhalten werden, entspricht dem Verhältnis
der frei wählbaren Minimalbefüllungshöhe h₂ in der
Achse der Verdrängungskammer vor Beginn der Messung (der
weiteren Befüllung) zum Radius r u des Umkreises der Grundfläche
des Innenraums der Verdrängungskammer, d. h.
tan α = h₂/r u .
Die dem Neigungswinkel α zugeordnete Maximalbefüllungshöhe
h₃ der Verdrängungskammer, bei der noch korrekte Füllstandsmeßwerte
unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erhalten werden, ergibt sich aus der Differenz der
Gesamthöhe h₁, der Innenwandung der geraden oder schrägen
Verdrängungskammer und der Minimalbefüllungshöhe h₂ in der
Achse der Verdrängungskammer, d. h.
h₃ = h₁ - h₂
oder
tan α = h₄/r u ,
wobei h₄=h₂ ist.
Die vorstehende Funktion gilt beispielsweise sowohl für
einen stehenden, geraden Hohlzylinder als
auch für ein stehendes, gerades Hohlprisma,
dessen Innenraum von n Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird und die Achsen dieser stehenden,
geraden Verdrängungskammer sowie die Meßachse
der Füllstandssonde durch die Mittelpunkte der inneren
Grundfläche und der inneren Deckfläche der Verdrängungskammer
gehen.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen
beispielsweise näher erläutert; es zeigen schematisch und in
stark vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 als Ausführungform der verfahrensgemäßen Vorrichtung
einen stehenden, geraden Hohlzylinder, der mit Verdrängungsflüssigkeit
unterschiedlichen Volumens befüllt ist,
bei horizontaler Aufstellung der Standfläche des Hohlzylinders,
Fig. 2 die Ausführungsform der verfahrensgemäßen Vorrichtung
mit den gleichen unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumenwerten
wie in Fig. 1, bei schräger Aufstellung der Standfläche
des Hohlzylinders,
Fig. 3a einen stehenden, geraden Hohlzylinder als Verdrängungskammer
mit konduktivem Mehrfach-Grenzschalter für
leitfähige Flüssigkeiten als Füllstandssonde, im Längsschnitt,
Fig. 3b die Grundfläche des Hohlzylinders gemäß Fig. 3a
als Draufsicht,
Fig. 4a ein regelmäßiges, stehendes, gerades Hohlprisma
als Verdrängungskammer mit kapazitiver Füllstandssonde
im Längsschnitt,
Fig. 4b die Grundfläche des Hohlprismas gemäß Fig. 4a als
Draufsicht,
Fig. 5a ein stehendes, gerades Hohlprisma als Verdrängungskammer,
das von drei Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird, mit konduktivem Mehrfach-
Grenzschalter für leitfähige Flüssigkeiten als Füllstandssonde,
im Längsschnitt,
Fig. 5b die Grundfläche des Hohlprismas gemäß Fig. 5a als
Draufsicht,
Fig. 5c den Schnitt der Seitenansicht des Hohlprismas
gemäß Fig. 5a,
Fig. 6 eine Volumenänderungseinrichtung mit erfindungsgemäß
ausgebildeter Verdrängungskammer, die schräg zur
Horizontalen aufgestellt und über eine Rohr- und/oder
Schlauchleitung an den Gasraum eines Flüssigkeitslagerbehälters
angeschlossen ist.
Fig. 1 stellt als einfaches Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt einen stehenden,
geraden Hohlzylinder 1 als Verdrängungskammer einer
Volumenänderungseinrichtung mit der Standfläche 10, der
kreisrunden Grundfläche 3, der inneren Deckfläche 8 und der
seitlichen Innenwandung 2 dar. Die Höhe der seitlichen
Innenwandung 2 ist mit h₁ gekennzeichnet und der Innenradius
des Hohlzylinders mit r u. In der Deckfläche 8 des Hohlzylinders
ist die Öffnung 12 gegenüber der Atmosphäre oder einem
anderen Medium eingefügt. Das Volumen der in den Hohlzylinder
1 (als Verdrängungskammer) eingefüllten Flüssigkeit 4
des Füllstandes h₂ entspricht beispielsweise dem frei wählbaren
Flüssigkeitsmindestvolumen, bei welchem im Falle einer
Abweichung der Standfläche 10 des Hohlzylinders 1 von der
Horizontalen um den Winkel α (siehe Fig. 2) die Grundfläche
gerade noch völlig von der Flüssigkeit benetzt wird. Das
Volumen der in die Verdrängungskammer eingefüllten Flüssigkeit
4′ (einschließlich der Flüssigkeit 4) des Gesamtfüllstands
h₃ entspricht dem maximal zulässigen Flüssigkeitsvolumen
in der Verdrängungskammer, bei welchem im Falle einer
Abweichung der Standfläche 10 von der Horizontalen um den
Winkel α der Flüssigkeitsspiegel 13 die obere Begrenzung der
geraden, seitlichen Zylinderwandung 2, d. h. die innere Deckfläche
8, höchstens berührt, jedoch nicht überschreitet. Der
flüssigkeitsfreie Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5
bei minimal erforderlicher, und 7 bei maximal zulässiger Befüllung,
ist der Gasraum 6, der über die Öffnung 12 mit anderen
gasförmigen Medien verbunden werden kann. In der Darstellung
Fig. 1 entspricht bei maximal zulässiger Befüllung des
Hohlzylinders die Höhe des Gasraums 6 der Strecke h₄ und bei
minimaler Befüllung der Differenz der Strecken zwischen h₁
und h₂ der Verdrängungskammer. Die Meßachse der Füllstandssonde
14 verläuft in der Achse 9 des Hohlzylinders 1; sie
geht wie diese durch den Mittelpunkt der Grundfläche 3 und
steht senkrecht auf ihr.
Fig. 2 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Längsschnitt, wie in Fig. 1
beschrieben, jedoch weicht in dieser Darstellung die Standfläche
10 um den Winkel α als angenommene maximal zulässige
Abweichung von der Horizontalen ab. Auch die Bezifferung des
Hohlzylinders 1, der seitlichen Innenwandung 2, der Grundfläche
3, der inneren Deckfläche 8 mit der Öffnung 12, der
Hohlzylinderachse 9 und der in der Achse 9 angeordneten
Füllstandssonde 14 ist die gleiche wie in Fig. 1. Ebenso
die Längen der Strecken h₁, h₂ und h₄. Auch die Volumen
der Verdrängungsflüssigkeiten 4 und 4′ sowie das Volumen
des Gasraums 6 sind die gleichen geblieben, sie haben
lediglich eine andere Formgestaltung durch die Lageveränderung
des Hohlzylinders 1 erhalten. Die Flüssigkeitsspiegel
der Flüssigkeit 4 bzw. 4′ sind jedoch nicht mehr kreisrund
(wie in Fig. 1 als Längsschnitt dargestellt), sondern haben
die Gestalt einer elliptischen Fläche 11 bzw. 13 (in Fig. 2
als Längsschnitt dargestellt), wobei die Mittelpunkte der
Flüssigkeitsspiegel 5 und 11 sowie 7 und 13 die gleichen
sind; d. h., sie schneiden jeweils die Hohlzylinderachse 9
und die Meßachse der Füllstandssonde 14 bei Füllstand h₂
bzw. h₄. Bei Messung des Füllstands h₂ durch die Füllstandssonde
14 wird die Grundfläche 3 gerade noch benetzt, und bei
Messung des Füllstands h₃ wird die obere Begrenzung der
geraden, seitlichen Wandung 2 gerade noch durch Flüssigkeit
berührt, jedoch nicht überschritten. Bei Aufstellung der
Standfläche 3 in der Horizontalen bis zu einer Abweichung
der Standfläche 3 von der Horizontalen um den Winkel α sind
alle Füllstandsmeßwerte in dem Meßbereich zwischen h₂ und h₃
korrekt. Der Füllstand bzw. das Volumen der Flüssigkeit von
Null bis h₂ kann durch bekannte Maßnahmen als Konstantwert
errechnet bzw. volumetrisch ermittelt werden.
Fig. 3a zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Längsschnitt einen stehenden,
geraden Hohlzylinder 15 mit druck- und/oder vakuumfestem
Mantel als Verdrängungskammer einer Volumenänderungseinrichtung
mit der Standfläche 17, der kreisrunden, inneren
Grundfläche 18, der inneren Deckfläche 19 und der seitlichen
Innenwandung 16. 22 ist die eingefüllte,
elektrisch leitfähige Verdrängungsflüssigkeit und 23 deren
Flüssigkeitsspiegel. 27 ist der Gasraum des Hohlzylinders
oberhalb der Flüssigkeit, der über die Öffnung 20 in der
Deckfläche mit der Atmosphäre oder einem anderen gasförmigen
Medium verbunden werden kann. In der Grundfläche 18 ist der
Flüssigkeitseinfüll- und -entleerungsstutzen 24 angeordnet,
an den das beispielsweise "stromlos geschlossene" Absperr-
Magnetventil 25 angeschlossen ist. 26 ist die zugehörige
Magnetspule zur Betätigung des Ventils. In die Deckfläche
des Hohlzylinders 15 ist die konduktive Füllstandssonde
34 gasdicht eingesetzt, deren starre, isolierte
Elektrodenleitung 33 zu den einzelnen, in der Hohlzylinderachse
21, die gleichzeitig die Meßachse der Füllstandssonde
darstellt, angebrachten Kontaktelektroden 29, 30, 31,
32 und der Bezugselektrode 28 führen. Als Bezugselektrode
kann auch die innere Zylinderwandung oder beispielsweise das
Absperr-Magnetventil dienen. 35 ist das Anschlußkabel
der konduktiven Füllstandssonde 34. Die Füllstandssonde
34 löst jedesmal dann ein elekrisches Signal aus, wenn bei
flüssigkeitsbenetzter Bezugselektrode eine der Kontaktelektroden
von Flüssigkeit berührt oder befreit wird, auch wenn
mehrere der Elektroden bereits berührt oder befreit sind.
Fig. 3b zeigt die innere, ebene, kreisrunde Grundfläche 18
in der Draufsicht, und deren Mittelpunkt 36, durch den die
Hohlzylinderachse 21 geht und senkrecht auf ihr steht. 24
ist die Öffnung des Flüssigkeitseinfüll- und -entleerungsstutzens.
Fig. 4a zeigt ein regelmäßiges, stehendes, gerades Hohlprisma
37 als Verdrängungskammer einer Volumenänderungseinrichtung
mit der kapazitiven Füllstandssonde 45 zur kontinuierlichen
Messung des Flüssigkeitsfüllstands mittels des
Meßstabes 47 in der Achse 21 des Hohlprismas als ein
weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Längsschnitt. 38 ist die Standfläche
des Hohlprismas 37 und 39 die innere, regelmäßige, sechseckige,
ebene Grundfläche mit der Öffnung des Flüssigkeitseinfüll-
und -entleerungsstutzens 24, an den das beispielsweise
"stromlos geschlossene" Absperr-Magnetventil 25
angeschlossen ist. 26 ist die zugehörige Magnetspule zur
Betätigung des Ventils. Die seitliche, aus drei Paaren
paralleler, kongruenter, ebener Flächen bestehende sechseckige
Innenwandung 46 wird an ihrer oberen Kante durch die
regelmäßige, sechseckige, innere Deckfläche 41 und an ihrer
unteren Kante durch die sechseckige, ebene Grundfläche 39
begrenzt. 49 ist der Gasraum des Hohlprismas oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels 44 der Verdrängungsflüssigkeit 42. Über
die Öffnung 20 in der Deckfläche kann der Gasraum mit der
Atmosphäre oder einem sonstigen gasförmigen Medium z. B. über
eine Rohr- und/oder Schlauchleitung mit dem Gasraum eines
Lagerbehälters verbunden werden. 35 ist das Anschlußkabel
der kapazitiven Füllstandssonde.
Fig. 4b zeigt die innere, regelmäßige, sechseckige, ebene
Grundfläche 39 in der Draufsicht und deren Mittelpunkt 40,
durch den die Hohlprismaachse 21 geht und senkrecht auf ihr
steht. 24 ist die Öffnung des Flüssigkeitseinfüll- und
-entleerungsstutzens.
Fig. 5a zeigt als gleichfalls mehr vorteilhafte Ausbildungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt
ein stehendes, gerades Hohlprisma 48 als Verdrängungskammer,
dessen Innenraum von drei Paaren paralleler, kongruenter,
ebener Flächen begrenzt wird. 49 ist die Standfläche des
Hohlprismas 48 und 50 die innere, rechteckige, ebene Grundfläche
mit der Öffnung des Flüssigkeitseinfüll- und
-entleerungsstutzens 24, an den das beispielsweise "stromlos
geschlossene" Absperr-Magnetventil 25 angeschlossen ist.
26 ist die zugehörige Magnetspule zur Betätigung des
Ventils. Die seitliche, aus zwei Paaren paralleler,
kongruenter, ebener Flächen bestehende Innenwandung
53, 54, 55, 56 (53 und 54 sind nur in Fig. 5c ausgeführt)
wird an ihrer oberen Kante durch die rechteckige, innere
Deckfläche 52 mit der Öffnung 20, die zur Atmosphäre oder
einem anderen gasförmigen Medium führt und an ihrer unteren
Kante durch die rechteckige, ebene Grundfläche 50 begrenzt.
59 ist der Gasraum des Hohlprismas oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
58 der elektrisch leitfähigen Verdrängungsflüssigkeit
57. In der Achse 21 des Hohlprismas und damit
auch im Mittelpunkt der inneren Deckfläche 52 ist die
konduktive Füllstandssonde 34 luftdicht eingesetzt. Die
starren, isolierten Elektrodenleitungen 33 führen als stabile
Elektrodenhalterung zu den einzelnen, in der Hohlprismaachse
21 - die gleichzeitig die Meßachse der Füllstandssonde
darstellt - angeordneten Kontaktelektroden 29,
30, 31, 32 und der Bezugselektrode 28. Die Füllstandssonde
34 löst - wie schon bei ihrer Anwendung in der Ausführungsform
gemäß Fig. 3a angeführt, jedesmal dann ein elektrisches
Signal aus, wenn bei flüssigkeitsbenetzter Bezugselektrode
eine der Kontaktelektroden von der Flüssigkeit bei Anstieg
des Flüssigkeitsspiegels 58 berührt, oder bei Absinken des
Flüssigkeitsspiegels 58 von der Flüssigkeit befreit wird. 35
ist das Anschlußkabel der konduktiven Füllstandssonde 34.
Fig. 5b zeigt die innere, ebene, rechteckige Grundfläche 50
des Hohlprismas 48 gemäß Fig. 5a in der Draufsicht. 51 ist
der Mittelpunkt der inneren Grundfläche 50, durch den die
Achse 21 des Hohlprismas 48 geht und senkrecht auf ihr
steht. 24 ist die Öffnung des Flüssigkeitseinfüll- und
-entleerungsstutzens.
Fig. 5c zeigt den Schnitt der Seitenansicht des Hohlprismas
48 gemäß Fig. 5a. Die Bedeutung der in Fig. 5c
aufgeführten Kennzeichnungsziffern entspricht ihrer Kennzeichnung
in Fig. 5a. 53 und 54 sind ebene, rechteckige
Seitenflächen des Hohlprismas 48.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Volumenänderungseinrichtung
82 mag es sich beispielsweise um eine Anordnung mit erfindungsgemäß
ausgebildeter Verdrängungskammer während eines
Volumenmeßvorgangs handeln, die auf einem (nicht eingezeichneten)
Fahrzeug fest montiert ist, welches auf schrägem
Untergrund steht, der zur Horizontalen eine Winkelabweichung
α aufweist. Als Ausführungsform der Verdrängungskammer ist
aus Einfachheitsgründen die bereits vorstehend beschriebene
und in Fig. 3a und 3b dargestellte Hohlzylinderanordnung
gewählt, und mit gleicher Bezifferung (mit Ausnahme der
Bezifferung für den Flüssigkeitsspiegel in der Verdrängungskammer)
versehen worden. 15 ist der Hohlzylinder (als
Verdrängungskammer) mit der Standfläche 17, der kreisrunden,
inneren, ebenen Grundfläche 18, durch deren Mittelpunkt die
Hohlzylinderachse 21 geht und senkrecht auf ihr steht, der
kreisrunden, inneren, ebenen Deckfläche 19 mit der Öffnung
20 und der seitlichen Innenwandung 16. 22 ist die in die
Verdrängungskammer eingefüllte, elektrisch leitfähige
Verdrängungsflüssigkeit und 23′ deren elliptischer
Flüssigkeitsspiegel. Die konduktive Füllstnadssonde 34 ist
in die Deckfläche des Hohlzylinders 15 gasdicht eingesetzt.
An ihren starren, isolierten Elektrodenleitungen 33 sind in
der Achse des Hohlzylinders 15 - die gleichzeitig die
Meßachse der Füllstandssonde darstellt - die Kontaktelektroden
29, 30, 31, 32 und die Bezugselektrode 28 befestigt.
Die Bezugselektrode kann jedoch auch an anderer
Stelle unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet werden.
35 ist das elektrische Anschlußkabel der konduktiven
Füllstandssonde, das mit der Steuer- und Regeleinheit 67
verbunden ist. An die Öffnung 24 des Flüssigkeitseinfüll-
und -entleerungsstutzens in der inneren Grundfläche 18 und
der Standfläche 17 ist das beispielsweise "stromlos geschlossene"
Absperr-Magnetventil 25 angeschlossen. 26 ist die
zugehörige Magnetspule zur Betätigung des Ventils. Die
Öffnung 20 in der Deckfläche des Hohlzylinders ist über die
Rohr- und/oder Schlauchleitung 72, an die der in Volumeneinheiten
geeichte Druckmesser 80 angeschlossen ist, mit dem
Gasraum 74 des mit Flüssigkeit 75 befüllten Behälters 73,
dessen Gasraum- bzw. Flüssigkeitsvolumen beispielsweise
mittels der Volumenänderungseinrichtung 82 ermittelt werden
soll, gasdicht verbunden. Das an den Ventilstutzen 77
angeschlossene Absperrventil 78 - in dieser Darstellung
einfachheitshalber nur als technisches Symbol gezeichnet -
ist bei Meßbetrieb geschlossen (siehe Zeichnung) und bei
Ruhebetrieb geöffnet (Gasraum über Ventilstutzen 77, Ventil
78 in Durchlaßstellung und Ventilausgang 79 mit der
Atmosphäre verbunden). 76 ist der gasdicht verschließbare
Füll- und Entnahmestutzen des Behälters 73. Das gas- und
flüssigkeitsdichte Abteil 61 der Volumenänderungseinrichtung
82, das in diesem Darstellungsbeispiel unterhalb des Hohlzylinders
15 angeordnet ist, steht mit seiner Standfläche 62
auf einer schrägen Ebene mit einer Winkelabweichung α zur
Horizontalen 81. Der Gasraum 83 des unteren Abteils 61 ist
über den gasdicht in die Deckfläche des Abteils eingesetzten
Anschlußstutzen 64 und die Rohr- und/oder Schlauchleitung 65
mit der Druckluftpumpe 66 verbunden. 66′ ist der
Ansaugstutzen der Pumpe. Das beispielsweise "stromlose
geöffnete" Absperr-Magnetventil 70 mit Magnetspule 69
zur Betätigung des Ventils und Belüftungsstutzens 71
ist an die Rohr- und/oder Schlauchleitung 65
ständig angeschlossen. Stromlos (kein Meßbetrieb) ist es
geöffnet, so daß der Gasraum 83 des unteren Abteils geöffnet
ist. Die gasdicht in die Deckfläche des unteren Abteils 61
eingesetzte, bis zu dessen Bodenfläche oder in deren Nähe
reichende Rohr- und/oder Schlauchleitung 63 istmit dem
unteren Anschlußorgan des Absperr-Magnetventils 25 gas- und
flüssigkeitsdicht verbunden. Diese Leitungsverbindung dient
gleichwohl zur Befüllung als auch zur Entleerung des
Hohlzylinders 15 mit bzw. der Verdrängungsflüssigkeit.
22 und 22′ sind die gleichen elektrisch leitfähigen
Flüssigkeiten. Die unterschiedlichen Ziffern besagen
lediglich, daß sich die Flüssigkeit 22 im Hohlzylinder 15
und die Flüssigkeit 22′ im unteren Abteil 61 bzw. in der
Verbindungsleitung zwischen Hohlzylinder und Abteil
befindet. 84 ist der Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit im
unteren Abteil der Volumenänderungseinrichtung 82. Vor
Beginn einer Volumenmessung befindet sich beispielsweise die
gesamte Verdrängungsflüssigkeit 22′ im unteren Abteil 61 und
teilweise in der Rohr- und/oder Schlauchleitung 63 zwischen
Hohlzylinder 15 und Abteil 61. Das Absperr-Magnetventil 25
ist ebenfalls geschlossen, und das Absperrventil 78 sowie
das Absperr-Magnetventil 70 sind geöffnet. Die Druckluftpumpe
66 ist abgeschaltet. Obwohl aus der Hauptpatentanmeldung
bekannt, soll nochmals der Volumenmeßablauf beschrieben
werden: Durch ein Signal der Steuer- und Regeleinheit 67
(das manuell oder selbsttätig, beispielsweise in bekannter
Art und Weise über das Programm eines nicht eingezeichneten
Computers eingegeben wird) wird zunächst über die
elektrische Leitung 68 die Druckluftpumpe 66 in Betrieb
gesetzt; gleichzeitig wird das Absperr-Magnetventil 70
geschlossen und über die elektrische Leitung 68′ das
Magnetventil 25 geöffnet. Durch den Betrieb der
Druckluftpumpe 66 erfolgt ein Druckanstieg im Gasraum 83 des
unteren Abteils, der die Flüssigkeit 22′ über die Rohr-
und/oder Schlauchleitung 63 und das geöffnete Absperr-
Magnetventil 25 in den Hohlzylinder 15 hineindrückt.
Zunächst erreicht Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit 22 die
Bezugselektrode 28. Nach weiterem Ansteigen des
Flüssigkeitsspiegels 23′ erreicht dieser die Kontaktelektrode
29. Aufgrund der elektrischen "Schaltverbindung" zwischen
Bezugselektrode und Konstantelektrode durch die elektrisch
leitfähige Flüssigkeit 22 wird (werden) von der
Füllstandssonde beispielsweise ein (mehrere) der Kontaktelektrode
29 zugeordnetes(e) Signal(e) ausgelöst, das
(die) sofort das Absperr-Magnetventil 25 schließt
(schließen), die Druckluftpumpe 66 außer Betrieb setzt
(setzen) und durch optische oder akustische Zeichen
veranlaßt (veranlassen), daß das Absperrventil 78
geschlossen wird. Selbstverständlich kann das Abschließen
des Gasraums 77 gegenüber der Atmosphäre auch selbsttätig
durch ein anstelle des manuell bedienbaren Absperrventils
eingesetztes Absperr-Magnetventil erfolgen, das durch die
Steuersignale beim Schaltvorgang der Kontaktelektrode 29
geschlossen wird. Dem Durchschnitts-Fachmann sind derartige
Schaltmaßnahmen bekannt, so daß in dieser Hinsicht auf eine
weitere Erläuterung verzichtet werden kann. Mit der
Benutzung der Kontaktelektrode 29 ist das erfindungsgemäße
"Mindestvolumen" der Befüllung der Verdrängungskammer zur
Erreichung korrekter Füllstands- bzw. Volumenmeßwerte
erreicht. Durch Computerprogramm oder manuell kann über die
Steuer- und Regeleinheit 67 die Druckluftpumpe 66 wieder in
Betrieb gesetzt und das Absperr-Magnetventil 25 geöffnet
werden. Damit wird wieder Verdrängungsflüssigkeit aus dem
unteren Abteil 61 in den Hohlzylinder 15 gefördert, so daß
der Flüssigkeitsspiegel 23′ weiter steigt, bis schließlich
die Kontaktelektrode benetzt wird, bei deren Signalauslösung
der Füllstand bzw. das Volumen der Verdrängungsflüssigkeit
nicht weiter erhöht werden soll. Der Schaltvorgang dieser
Kontaktelektrode und das eingegebene bekannte Meßprogramm
schalten die Druckluftpumpe 66 sofort aus, bei gleichzeitigem
Schließen des Absperr-Magnetventils 25. Auf dem
Druckmesser 80 kann dann die Druckerhöhung in an sich
bekannter Art und Weise als Maß der Volumenverkleinerung des
Gesamtvolumens der Gasräume 27, 74 und 72 (Rohr- bzw.
Schlauchvolumen) abgelesen werden. Die Kontaktelektrode 32
kann beispielsweise so hoch in der Hohlzylinderachse
angeordnet werden, daß der, durch die Kontaktelektrode 29
frei festgelegte, bei Mindestbefüllung zulässige
Neigungswinkel α auch bei maximal zulässiger Befüllung des
Hohlzylinders 15 noch korrekte Messungen zuläßt, aber jede
weitere Befüllung des Hohlzylinders verhindert.
Um eine Überschreitung der maximal zulässigen
Winkelabweichung der Grundflächenebene von der Horizontalen
zu erkennen und dadurch Volumenfehlmessungen vorzubeugen,
kann erfindungsgemäß zusätzlich ein Neigungswinkelmesser
handelsüblicher Bauart an der Verdrängungskammer fest
angeordnet werden, der die Winkelabweichung der
Grundflächenebene und damit auch die Lageänderung der Achse
der Verdrängungskammer von der Horizontalen in jeder
Richtung der Horizontalen erfaßt (360°), anzeigt und/oder
ein Signal bei unzulässiger Überschreitung auslöst, das
beispielsweise die Ausgangsmeßwerte des Neigungsmessers auf
bekannte Art und Weise für Rechnungs- und Steueraufgaben
weiterleitet.
Als Neigungswinkelmesser können beispielsweise Einrichtungen
nach dem Prinzip des sogenannten "künstlichen Horizonts"
oder kreiselstabilisierte Sensoren für lagestabile
Plattformen dienen. Es können aber auch einfache Sensoren
nach dem Prinzip der Wasserwaage mit konduktiver, elektronenoptischer
oder sonstiger physikalischer Erfassung der
horizontalen Winkelabweichung verwendet werden.
Die innere Grundfläche des Hohlzylinders ist vorstehend
sowohl in der Beschreibung des Verfahrens und der
Vorrichtung als auch in den Zeichnungen immer als mechanisch
feste Ebene erklärt und dargestellt worden. Das
erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß die innere
Grundfläche des Hohlzylinders bzw. Hohlprismas eine
abstrakte, geometrische Ebene ist, die die Grundkante der
inneren, seitlichen Wandung der Verdrängungskammer (Hohlzylinder
oder Hohlprisma) begrenzt. Das gleiche gilt für die
Deckfläche, die die obere, innere, seitliche Wandung der
Verdrängungskammer (Hohlzylinder oder Hohlprisma) begrenzt.
Somit ist die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann gewährleistet,
wenn unterhalb der geometrischen, abstrakten, inneren
Grundflächenebene, d. h. unterhalb des von der Grundkante der
inneren Seitenwandung der Verdrängungskammer umschlossenen
Raums ein gewölbter oder ähnlich geformter Boden gas- und
flüssigkeitsdicht gegenüber der Atmosphäre, jedoch nicht
gegenüber der Verdrängungskammer aufgesetzt ist. Aus dem
gleichen Grund kann oberhalb des von der inneren
Seitenwandung der Verdrängungskammer umschlossenen Raums
(oberalb der geometrischen, abstrakten Deckfläche) des
Hohlzylinders oder Hohlprismas eine gewölbte oder ähnlich
geformte Abdeckkappe, die gas- und flüssigkeitsdicht gegenüber
der Atmosphäre, jedoch nicht gegenüber der
Verdrängungskammer ist, aufgesetzt werden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren und die Vorrichtung
kann allgemein auch zur Füllstands- und Volumenbestimmung
bei stehenden, geraden Lagerbehältern mit flüssigem Lagergut
verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Messung und Überwachung des Volumens der in
dem als Verdrängungskammer vorgesehenen Abteil einer aus
zwei miteinander über eine Rohr- und/oder Schlauchleitung
und/oder ein absperrbares Durchgangsventil und/oder eine in
beiden Förderrichtungen betreibbare Flüssigkeitspumpe verbundenen
Abteilen zusammengesetzten Volumenänderungseinrichtung
eingefüllten, als flexibler Verdrängungskörper frei
wählbarer Verdrängungsgröße dienenden Flüssigkeit
(Verdrängungsflüssigkeit) zur Anwendung bei der in der
Patentanmeldung P 37 21 546.9-52 angegebenen Vorrichtung zur
Ermittlung und Anzeige des Volumens eines flüssigen oder
festen Lagerguts, bestehend aus einem Verdrängungskörper in
einer Volumenänderungseinrichtung und einer Füllstandssonde
zur Messung und Überwachung des Füllstands der Verdrängungsflüssigkeit
als Kriterium ihres Verdrängungsvolumens
nach Patentanmeldung P 37 21 546.9-52,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verhütung von Meßfehlern bei aufstellungsbedingter
Abweichung der Grundfläche (Standfläche) der Verdrängungskammer
der Volumenänderungseinrichtung von der Horizontalen
das als Verdrängungskammer dienende Abteil (oder der Abteilabschnitt),
in dem die Messung des Volumens der Verdrängungsflüssigkeit
als Maß ihrer Verdrängungsgröße durch Füllstandsmessung
mittels der Füllstandssonde erfolgt, in an
sich bekannter Weise im Inneren als stehender, gerader
oder schräger Hohlzylinder mit kreisrunder Grundfläche oder
als stehendes, gerades oder schräges Hohlprisma mit 2n-eckiger
Grund- und Deckfläche, dessen Innenraum von n Paaren
paralleler, kongruenter, ebener Flächen begrenzt wird ausgebildet
ist, und daß sowohl die Achse dieses stehenden, geraden
oder schrägen Hohlkörpers (Hohlzylinder oder Hohlprisma)
als auch die Meßachse der Füllstandssonde durch den Mittelpunkt
der Grundfläche dieses Hohlkörpers gehen und senkrecht
oder schräg auf ihr stehen und daß ferner vor Beginn der
Füllstands- bzw. Volumenmessung bzw. Volumenänderungsmessung
und/oder -überwachung Flüssigkeit frei wählbaren Mindestvolumens
in die Verdrängungskammer eingefüllt wird oder
dort ständig lagert, daß mindestens die Grundfläche des
geraden oder schrägen Hohlkörpers (Hohlzylinder oder Hohlprisma)
bei maximal zulässiger Winkelabweichung der Grundflächenebene
von der Horizontalen völlig benetzt wird und
die Verdrängungskammer bei maximaler Verdrängungsgröße der
Verdrängungsflüssigkeit niemals bis zu ihrem vollen Fassungsvermögen
befüllt wird, sondern maximal so hoch, daß bei
der maximal zulässigen Winkelabweichung der Grundflächenebene
von der Horizontalen der Flüssigkeitsspiegel die obere
Begrenzung der geraden oder schrägen seitlichen Wandung
(Deckfläche) höchstens berührt, jedoch nicht überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Ausbildung der Verdrängungskammer als gerades oder
schräges Hohlprisma, dessen Innenraum von drei Paaren paralleler,
kongruenter, ebener Flächen begrenzt wird
(beispielsweise ein Hohlwürfel, Parallelepiped, Hohlquader),
jedes der drei Flächenpaare wahlweise die Grund- und Deckfläche
des Hohlprismas bilden und somit sechs unterschiedliche
Aufstellungsmöglichkeiten als Verdrängungskammer ergeben,
wobei die Meßachse der Füllstandssonde in der Achse des
Hohlprismas verläuft, die durch den Mittelpunkt der jeweiligen
Grundfläche geht.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
als stehender, gerader, gas- und flüssigkeitsdichter
Hohlkreiszylinder (15) mit einem druck- und/oder
vakuumfestem Mantel, einer Grundfläche und einer Deckfläche
ausgebildet ist, dessen Mantelinnenwandung (16) unten durch
die kreisrunde, innere Grundfläche (18) und oben durch die
kreisrunde, innere Deckfläche (19), die die Öffnung (20)
aufweist, begrenzt ist und daß die Grundfläche eine Öffnung
(24) aufweist, an die das Absperr-Magnetventil (25) gas- und
flüssigkeitsdicht, beispielsweise unterhalb der Standfläche
(17) angeschlossen ist, daß ferner in die Deckfläche des
Hohlzylinders (15), beispielsweise eine konduktive
Füllstandssonde (34) oder eine andere linear messende Füllstandssonde
mit gerader Meßachse gasdicht eingesetzt ist,
deren Kontaktelektroden (29), (30), (31), (32) in der Achse (21)
des Hohlzylinders (15) und deren Bezugselektrode (28)
unterhalb der Kontaktelektroden angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenwandung (16) des Hohlkreiszylinders oder der
metallische Körper des Absperr-Magnetventils (25) in an
sich bekannter Art und Weise als Bezugselektrode dient.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
als stehendes, gerades, gas- und flüssigkeitsdichtes
Hohlprisma (37) mit einem druck- und/oder vakuumfestem
Mantel, einer Grundfläche und einer Deckfläche
ausgebildet ist, dessen Mantelinnenwandung (46) aus n Paaren
paralleler, kongruenter, ebener Wandflächen besteht, die
unten durch die 2n-eckige, ebene, innere Grundfläche (39)
und oben durch die 2n-eckige, innere Deckfläche (41), die
die Öffnung (20) aufweist, begrenzt ist und daß die
Grundfläche eine Öffnung (24) aufweist, an die das Absperr-
Magnetventil (25) gas- und flüssigkeitsdicht, beispielsweise
unterhalb der Standfläche (38), angeschlossen ist, daß
ferner in die Deckfläche des Hohlprismas (37) eine
Füllstandssonde, beispielsweise eine kapazitive Füllstandssonde
(45) gasdicht eingesetzt ist, deren Meßstab in der Achse
(21) des Hohlprismas (37) angeordnet ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdrängungskammer der Volumenänderungseinrichtung
als stehendes, gerades, gas- und flüssigkeitsdichtes
Hohlprisma mit druck- und/oder vakuumfesten Wandungen
ausgebildet ist und dessen Innenraum von 3 Paaren paralleler,
kongruenter, ebener Flächen begrenzt wird, so daß
jede der sechs Innenflächen des Hohlprismas die Grundfläche
bilden kann und die jeweils gegenüberliegende Fläche die
innere zugehörige Deckfläche darstellt, und die restlichen
vier Flächen die innere Wandung des Hohlprismas darstellen
und daß in der jeweiligen Grundfläche und Deckfläche eine
Öffnung vorgesehen ist; daß ferner in der Deckfläche eine
Füllstandssonde gasdicht eingesetzt ist, deren Meßachse in
der Achse des stehenden, geraden Hohlprismas, die durch den
Mittelpunkt der Grund- und Deckfläche geht und senkrecht auf
ihr steht, verläuft.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 3, 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Neigungswinkelmesser bekannter Art an der Verdrängungskammer
fest angeordnet ist, der die Winkelabweichung der
Grundflächenebene, und damit auch die Lageveränderung der
Achse der Verdrängungskammer, von der Horizontalen in einem
Bereich von 360° erfaßt, anzeigt, und/oder ein Signal bei
unzulässiger Überschreitung der maximal zulässigen
Winkelabweichung auslöst, das beispielsweise die Ausgangsmeßwerte
des Neigungswinkelmessers für weitergehende Berechnungs-
und Steueroperationen weiterleitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883838660 DE3838660A1 (de) | 1987-06-30 | 1988-11-15 | Verfahren zur messung und ueberwachung des volumens der verdraengungsfluessigkeit in der verdraengungskammer einer volumenaenderungseinrichtung unter beruecksichtigung zulaessiger winkel-abweichungen der grundflaechenebene (standflaeche) der verdraengungskammer von der horizontalen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873721546 DE3721546A1 (de) | 1987-05-26 | 1987-06-30 | Vorrichtung zur ermittlung und anzeige der menge eines fluessigen oder festen lagerguts |
DE19883838660 DE3838660A1 (de) | 1987-06-30 | 1988-11-15 | Verfahren zur messung und ueberwachung des volumens der verdraengungsfluessigkeit in der verdraengungskammer einer volumenaenderungseinrichtung unter beruecksichtigung zulaessiger winkel-abweichungen der grundflaechenebene (standflaeche) der verdraengungskammer von der horizontalen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3838660A1 true DE3838660A1 (de) | 1989-04-27 |
Family
ID=25857098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883838660 Granted DE3838660A1 (de) | 1987-06-30 | 1988-11-15 | Verfahren zur messung und ueberwachung des volumens der verdraengungsfluessigkeit in der verdraengungskammer einer volumenaenderungseinrichtung unter beruecksichtigung zulaessiger winkel-abweichungen der grundflaechenebene (standflaeche) der verdraengungskammer von der horizontalen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3838660A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4036262A1 (de) * | 1990-03-07 | 1991-09-12 | Hl Planartechnik Gmbh | Elektrische messanordnung zur messung bzw. berechnung des fuellstandes oder anderer mechanischer daten einer elektrisch leitenden fluessigkeit |
US5182947A (en) * | 1990-03-07 | 1993-02-02 | Hl Planartechnik Gmbh | Electric measuring arrangement for determining the level of an electrically conductive liquid |
WO2007065555A2 (de) * | 2005-12-07 | 2007-06-14 | Krones Ag | Vorrichtung und verfahren zum erfassen des füllstandes eines behälters und vorrichtung zum befüllen eines behälters |
EP2527800A1 (de) * | 2011-05-23 | 2012-11-28 | SMS Siemag AG | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Pegelstandshöhe eines Mediums in metallurgischen Gefäßen |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2928936C2 (de) * | 1979-07-18 | 1982-07-01 | Walter 2000 Hamburg Nicolai | Verfahren zur selbsttätigen Anzeige nicht betriebsmässiger Mengenänderungen in Flüssigkeitsbehältern |
-
1988
- 1988-11-15 DE DE19883838660 patent/DE3838660A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2928936C2 (de) * | 1979-07-18 | 1982-07-01 | Walter 2000 Hamburg Nicolai | Verfahren zur selbsttätigen Anzeige nicht betriebsmässiger Mengenänderungen in Flüssigkeitsbehältern |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4036262A1 (de) * | 1990-03-07 | 1991-09-12 | Hl Planartechnik Gmbh | Elektrische messanordnung zur messung bzw. berechnung des fuellstandes oder anderer mechanischer daten einer elektrisch leitenden fluessigkeit |
US5182947A (en) * | 1990-03-07 | 1993-02-02 | Hl Planartechnik Gmbh | Electric measuring arrangement for determining the level of an electrically conductive liquid |
WO2007065555A2 (de) * | 2005-12-07 | 2007-06-14 | Krones Ag | Vorrichtung und verfahren zum erfassen des füllstandes eines behälters und vorrichtung zum befüllen eines behälters |
WO2007065555A3 (de) * | 2005-12-07 | 2007-08-02 | Krones Ag | Vorrichtung und verfahren zum erfassen des füllstandes eines behälters und vorrichtung zum befüllen eines behälters |
US8375783B2 (en) | 2005-12-07 | 2013-02-19 | Krones Ag | Device and method for detecting the filling level of a container, and device for filling a container |
EP2527800A1 (de) * | 2011-05-23 | 2012-11-28 | SMS Siemag AG | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Pegelstandshöhe eines Mediums in metallurgischen Gefäßen |
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