DE4000037A1 - Verfahren zum messen von fuellstandhoehen sowie ueberwachungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Füllstandhöhen von in einem Behälter befindlichen Medien unterschiedlicher Dichte, die unter Bildung von in ihrer Höhenlage veränderbaren Trennschichen übereinander ge­ schichtet sind, wobei zumindest ein Grenzwertniveau einer Trennschicht gemessen wird, insbesondere Benzin- bzw. Ölab­ scheider.

Es sind bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Meßver­ fahren zur Bestimmung von Flüssigkeitsschichtungen bekannt. Beispielsweise sind elektrische Meßvorrichtungen mit in die Flüssigkeit ragenden Meßspitzen bekannt, wobei der Widerstand zwischen den Elektroden gemessen wird.

Weiterhin kennt man auf unterschiedliche spezifische Gewichte abgestimmte Schwimmer, die mit Magneten versehen sind und mit entlang der Meßstrecke angeordneten Reedkontakten zusammenar­ beiten.

Darüber hinaus kennt man auch optische, thermoelektrische und elektronische Meßverfahren.

Insgesamt sind die vorgenannten Verfahren meist aufwendig, teuer und/oder für Anwendungsfälle mit erhöhter Ver­ schmutzungsgefahr und umgebungsbedingten Belastungen nicht einsetzbar.

Für diese Anwendung ist auch die erforderliche Betriebssicher­ heit über einen längeren kontrollfreien Zeitraum nicht immer sichergestellt.

In der Praxis beschränkt man sich unter anderem aus den vorge­ nannten Gründen oft auf nur wenige Meßstellen, z. B. Grenz­ werte. Dies erlaubt aber nur eine sehr eingeschränkte Kontrol­ le und gibt keinen Überblick über Zwischensituationen. Ein weiteres Problem bei der Messung von entzündbaren Meßme­ dien, z. B. Benzin, Öl und dergleichen besteht darin, daß hierbei entsprechende Explosionsschutzmaßnahmen getroffen werden müssen, was den Aufwand wiederum erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die bei vergleichs­ weise geringem Aufwand und unter erschwerten Bedingungen be­ triebssicher einsetzbar ist. Dabei soll eine praktisch konti­ nuierliche Messung möglich sein. Schließlich soll auch in explosionsgefährdeten Bereichen ein problemloser Einsatz mög­ lich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der sich mit der Höhenlage der Trennschicht ändernde, hydrostatische Druck zumindest etwa in Höhe dieser Trennschicht pneumatisch und über eine pneumatische Verbindung gemessen wird.

Bei diesem Meßverfahren kann kontinuierlich die Dicke einer Schicht oberhalb einer Trennschicht durch den sich entspre­ chend ändernden hydrostatischen Druck gemessen werden. Durch die Verwendung von Luft oder Gas als Meßmedium sind keine speziellen Maßnahmen zur Erzielung der Explosionsschutzsicher­ heit notwendig, so daß auch hierdurch der erforderliche Aufwand kleingehalten werden kann. Trotz dieses insgesamt geringen Aufwandes lassen sich gute Meßergebnisse erzielen und es ist auf einfache Weise auch eine Meßdatenübertragung zu einer vom Meßort getrennten Auswerte- und Anzeigeeinrichtung möglich.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß über die pneumatische Verbindung der hydrostatische Druck gemessen und die Höhenlage der Druck-Meßstelle bedarfsweise verändert wird.

Durch diese Veränderungsmöglichkeit der Höhenlage der Meßstel­ le in der Flüssigkeit ist zusätzlich zur Messung der Dicke einer oberen Schicht auch ein gesteuertes Positionieren der Meßstelle möglich, so daß z. B. auch die Gesamthöhe der Flüs­ sigkeit meßbar ist. Dabei wird sowohl für das Positionieren als auch für das Messen die gleiche pneumatische Verbindung benutzt, was eine erhebliche Vereinfachung bedeutet.

Vorzugsweise wird zusätzlich zu der Messung des hydrostati­ schen Druckes bei der Trennschicht der hydrostatische Druck in einer vorbestimmten, gleichbleibenden Höhenlage der Füllung gemessen. Dadurch kann gleichzeitig sowohl eine sich ändernde Schichtdicke oberhalb einer Trennschicht als auch die jewei­ lige Gesamtflüssigkeitshöhe kontinuierlich gemessen und daraus auch die Lage der Trennschicht erfaßt werden.

Zweckmäßigerweise wird für die Druckmessungen Gas an den Meß­ stellen ausgestoßen und der dazu erforderliche, dem hydrosta­ tischen Gegendruck entsprechende Druck gemessen. Diese Art der Druckmessung ist mit geringstem Aufwand realisierbar und liefert trotzdem ein gutes Meßergebnis, besonders dann, wenn sie diskontinuierlich, d. h. ohne Fehler durch Strömungs­ widerstände durchgeführt wird.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß zur Messung einer Festkörperschicht am Behältergrund zusätzlich zu der Messung des hydrostatischen Druckes in einer vorbestimmten, gleich­ bleibenden Höhenlage eine Druck-Meßstelle bis zur Oberseite der Festkörperschicht abgesenkt wird und daß dann in dieser Lage der Druck gemessen wird. Mit Hilfe dieser zwei Messungen läßt sich die Schichtdicke einer am Grund abgelagerten Fest­ körperschicht erfassen, die sich aus der Differenz des Abstan­ des des Flüssigkeitsspiegel vom Grund und dem Abstand der Festkörperschicht-Oberseite vom Flüssigkeitsspiegel ergibt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zu Beginn einer Messung in dem oder den Meß-Röhrchen befindliche Flüs­ sigkeit herausgedrückt und der dazu erforderliche Druck ge­ messen wird und daß nach dem Herausdrücken der Flüssigkeit der im Röhrchen herrschende Gasdruck gemessen wird.

Der beim Herausdrücken der Flüssigkeit gegenüber dem späteren Meßdruck wesentlich höhere Druck läßt sich für einen Lecktest der pneumatischen Verbindung ausnutzen. Außerdem ist die deut­ liche Druckänderung nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit für den Beginn der anschließenden Druckmessung gut auswertbar, beson­ ders deshalb, weil durch die Kombination, aufblasbarer Schwim­ mer und Meßdüse mit einer Luftzuleitung, der Meßbetrieb vom Füllbetrieb unterschieden werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Messung einer Festkörperschicht als oberste Medienschicht, z. B. Fett, die Druck-Meßstelle an der Unterseite der Festkörperschicht posi­ tioniert und dort der Druck gemessen und dann die Schichtdicke berechnet. Damit kann die Schichtdicke einer solchen Festkör­ perschicht insbesondere einer festen Fettschicht, Eisschicht oder dergleichen bestimmt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Überwachungsvorrichtung zur Füllstandsmessung von in einem Behälter befindlichen Medien unterschiedlicher Dichte, die unter Bildung einer oder meh­ rerer Trennschichten übereinander angeordnet sind, mit einer wenigstens einen Schwimmer aufweisenden Meßvorrichtung für die Lage einer Trennschicht und/oder der Gesamtfüllstandshöhe. Diese Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einen mit einem Druckmesser versehenen Schwimmer aufweist und daß der Druckmesser eine pneumatische Zuleitung hat.

Wie bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, ermöglicht diese Vorrichtung auf sehr einfache Weise eine zuverlässige Lagemessung von Trennschichten in Flüssigkeiten bzw. eine Messung der Schichtdicke oberhalb einer solchen Trennschicht. Die Verwendung von Luft als Meß­ medium vereinfacht auch die Handhabung in Verbindung mit ex­ plosiven Flüssigkeiten bzw. daraus entweichenden Gasen, da keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind.

Ein besonders vorteilhafte Kombination ergibt sich, wenn die pneumatische Zuleitung mit dem Druckmesser und mit dem Schwim­ mer verbunden ist und einerseits für den Druckmesser eine Meß­ zuleitung bildet und andererseits zur Veränderung der Höhen­ lage des Schwimmers vorgesehen ist, wobei die pneumatische Zu­ leitung vorzugsweise in den unten offenen Schwimmer mündet.

In diesem Falle kann die Messung des hydrostatischen Druckes in unterschiedlichen Höhenlagen erfolgen, wobei durch Ablassen der Luft bzw. Füllen mit Flüssigkeit ein Absinken des Schwim­ mers auf den Grund oder dergleichen erreicht werden kann. Eine dort erfolgende Druckmessung dient dann zur Gesamtfüllstands­ messung über Grund.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Fig. 1 eine Abscheider-Anlage mit einem Schlammfang, einem Abscheider und einem Kontrollschacht sowie einer als Blockschaltbild dargestellten Auswerte-Steuer- und Meßvorrichtung,

Fig. 2 einen Abscheider mit Füllstand-Überwachungsvorrich­ tung,

Fig. 3 und 4 Abscheider etwa entsprechend Fig. 2, hier jedoch zu­ sätzlich mit einem Sicherheits-Klappenverschluß,

Fig. 5 einen Abscheider mit Ölabsaugung,

Fig. 6 einen Servoschwimmer in Seitenansicht sowie

Fig. 7 einen Servorschwimmer in Aufsicht und

Fig. 8 bis 12 schematische Darstellungen verschiedener Meß­ abläufe.

Eine in Fig. 1 gezeigte Abscheidereinrichtung 1 weist einen Abscheider 2, einen diesem vorgeschalteten Schlammfang 3 und einen sich an den Abscheider 2 anschließenden Kontrollschacht 4 auf.

Der Schlammfang 3 ist im wesentlichen durch einen Behälter 5 mit einem Zulauf 6 und einem Ablauf 7 gebildet. Der Zulauf und der Ablauf ist hier etwa in gleicher Höhe angeordnet. Innerhalb dieses Behälters 5 können sich in der beim Zulauf 6 zugeführten Flüssigkeit befindliche Festkörperpartikel als Schlamm 8 absetzen.

Der Abscheider 2 weist ebenfalls einen Behälter 9 mit einem Zulauf 10 und einem Ablauf 11 auf. Die Ablauf-Öffnung 12 ist hier jedoch gegenüber dem Zulauf 10 nach unten versetzt ange­ ordnet, so daß hier keine Oberflächenflüssigkeit abfließen kann sondern Flüssigkeit aus einer entsprechend der Lage der Ablauföffnung 12 entsprechenden Tiefe. Diese Flüssigkeit gelangt dann in den Kontrollschacht 4 und wird von dort abge­ leitet.

Die Abscheidereinrichtung 1 dient zum Trennen von mehreren Medien unterschiedlicher Dichte. Dies kann insbesondere Was­ ser, Öl bzw. Öl-Benzingemisch und Festkörperpartikel (Ver­ schmutzung) sein. Solche Öl- oder Benzinabscheider werden auch als Koaleszenzabscheider bezeichnet.

Wie bereits vorerwähnt, können die in dem Gemisch enthaltenen Festkörperpartikel zumindest teilweise in dem Schlammfang 3 ausgeschieden werden. Auch in dem Abscheider 2 erfolgt dann noch ein weiteres Ausscheiden von Festkörperpartikeln als Schlamm 8.

Aufgrund des geringeren spezifischen Gewichtes bildet sich oberhalb des Wassers 13 eine in Fig. 1 bei dem Abscheider 2 punktiert abgegrenzte Ölschicht 14, die aber durch die tiefer liegende Ablauföffnung 12, wo Wasser 13 austritt, nicht mit ablaufen kann.

Die auf der Wasserschicht 13 schwimmende und durch die Trenn­ schicht 15 (punktiert) abgegrenzte Ölschicht 14 nimmt mit der Zeit in ihrer Höhe zu, wobei aber die Oberseite 16 (Flüssig­ keitsspiegel) durch die Höhe des Ablaufes 11 weitgehend fest­ gelegt ist. Dadurch wandert die Trennschicht 15 mit zunehmen­ der Dicke der Ölschicht nach unten. Mit Hilfe einer im ganzen mit 17 bezeichneten Überwachungsvorrichtung kann die Lage der Trennschicht gemessen und damit rechtzeitig verhindert werden, daß die Trennschicht 15 in den Bereich der Ablauföffnung 12 gelangt.

Diese Überwachungsvorrichtung 17 weist einen mit einem Druck­ messer 18 versehenen Servo-Schwimmer 19a auf (vgl. auch Fig. 6 u. 7), der als Trennschichtschwimmer ausgebildet bzw. ein­ gestellt ist. Dieser Trennschicht-Schwimmer 19a sinkt in Öl und schwimmt in Wasser. Mit Hilfe des beim Schwimmer befindlichen Druckmessers 18 kann die Ölschichthöhe h1 (vgl. Fig. 2) durch Messung des hydrostatischen Druckes bei der Trennschicht 15 gemessen werden. Da die Gesamtfüllstandshöhe der Flüssigkeit durch die Lage des Ablaufes 11 vorgegeben ist, kann aufgrund der Messung der Ölschichtdicke h1 auf die Lage der Trennschicht 15 innerhalb des Behälters geschlossen werden. Als zusätzliche Kontrollmöglichkeit, wo sich der oberste Flüssigkeitsspiegel tatsächlich befindet, kann zusätzlich zu der Messung des hydrostatischen Druckes bei der Trennschicht 15, der hydrostatische Druck in einer vorbestimmten, gleich­ bleibenden Höhenlage gemessen werden. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel erfolgt dies mit Hilfe eines Einperlröhrchens 20, dessen Ausperlöffnung 21 im Abstand h2 vom Behältergrund 22 angeordnet ist. Bei der Ausperlöffnung 21 wird für die Druckmessung Gas ausgestoßen und der dazu erforderliche, dem hydrostatischen Gegendruck entsprechende Druck gemessen. Da die Höhe h2 gleich bleibt, läßt sich über den hydrostatischen Druck die Höhe h3 von der Ausperlöffnung 21 bis zur Flüssig­ keitsoberseite 16 bestimmen. Der Gesamtfüllstand ergibt sich dann aus dem Abstand h2 + der gemessenen Höhe h3. Durch diese zusätzliche Gesamthöhenmessung können Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels 16 erkannt werden. Beispielsweise kann damit überwacht werden, ob sich der Flüssigkeitsspiegel z. B. durch ein Leck im Behälter 9 absenkt. Dies würde dazu führen, daß die Ölschicht 14, trotzdem sie noch nicht ihre maximal zu­ lässige Dicke erreicht hat, in den Bereich der Ablauföffnung 12 gelangt und dann abfließt.

Auch zur Druckmessung bei der Trennschicht 15 (Fig. 1 u. 2) dient ein dort mit seiner Ausperlöffnung positioniertes und mit dem Servo-Schwimmer 19a verbundenes Einperlröhrchen. Die pneumatische Verbindung erfolgt hierbei durch einen Schlauch­ wendel 23, um dem Schwimmer 19a die erforderliche Bewegungs­ freiheit zu geben. Insbesondere ist hier ein Schlauchwendel mit geringen Dehnkräften vorgesehen, um auf den Schwimmer wirkende äußere Kräfte klein zu halten.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den speziell ausgebildeten Servo- Schwimmer 19a, der seine Lage auch bei Einwirkung äußerer Kräfte, z. B. durch den Schlauchwendel 23 exakt beibehält, so daß keine Meßwertverfälschung dadurch auftritt. Dieser Servo­ schwimmer 19a weist einen Pilotschwimmer 24 und einem damit in Steuerverbindung stehenden Topfschwimmer 25 auf.

Der Topfschwimmer 25 ist nach unten hin offen ausgebildet und weist an seiner Oberseite einen Anschluß 26 für die pneuma­ tische Verbindung (Schlauchwendel 23) auf.

Die Steuerverbindung zwischen dem Pilotschwimmer 24 und dem Topfschwimmer 25 ist durch ein Gasablaß-Ventil 27 am Topf­ schwimmer 25 gebildet, durch das bei Lageverschiebung zwischen Pilotschwimmer und Topfschwimmer der Auftrieb des Topfschwim­ mers verändert wird. Der Pilotschwimmer 24 ist etwa oberhalb des Topfschwimmers 25 und koaxial zu diesem angeordnet. Wie insbesondere aus Fig. 7 erkennbar, ist der Pilotschwimmer ringförmig mit einer mittleren Öffnung zum Durchtritt für den Schlauchwendel 23 und einer Führung ausgebildet. Der Pilot­ schwimmer 24 hat eine von unten in den Topfschwimmer eingrei­ fende mechanische Verbindung zu einem Ventilteil, im Ausfüh­ rungsbeispiel zu dem Ventilkörper 29. Dieser hat einen nach unten weisenden Schaft 30, der gleichzeitig auch als Schiebe­ führung 28 zwischen dem Pilotschwimmer 24 und dem Topfschwim­ mer dient. Am Topfschwimmer 25 ist oberseitig der mit dem Ventilkörper 29 zusammenarbeitende Ventilsitz 31 angeordnet. Durch die Anordnung des Ventiles 27 stellt sich bezüglich der Relativlage zwischen dem Pilotschwimmer 24 und Topfschwimmer 25 bei Luftzufuhr durch den Schlauchwendel 23 eine stabile Schwimmlage ein, wobei Luft bei dem etwas geöffneten Ventil 27 ausperlt. Wird nun der Topfschwimmer 25 durch äußere Kräfte in seiner Schwimmlage beeinflußt, z. B. durch Zug am Schlauchwen­ del 23 etwas angehoben, öffnet das Ventil 27 und es kann ver­ stärkt Luft abströmen. Dies hat zur Folge, daß der Auftrieb des Topfschwimmers 25 verringert und damit die Zugkraft an ihm kompensiert wird. Im umgekehrten Falle, wo sich der Topf­ schwimmer gegenüber dem Pilotschwimmer absenken würde, schließt das Ventil 27 und durch die beim Anschluß 26 zuströ­ mende Luft würde sich das Luftvolumen im Schwimmer 25 und da­ mit dessen Auftrieb wiederum erhöhen, bis eine stabile, kraft­ kompensierte Lage erreicht ist.

Die Messung des hydrostatischen Druckes erfolgt entsprechend der Lage der innerhalb des Topfschwimmers 25 befindlichen Flüssigkeitsoberfläche 33. Dieser Meßwert muß um den Abstand a1 der Flüssigkeitsoberfläche 33 von der Trennschicht 15 kor­ rigiert werden. Dies erfolgt mit Hilfe eines Auswerte-Steuer- und Meßgerätes 34, das als Block in Fig. 1 dargestellt ist. An dieses Meßgerät sind die zu den Druck-Meßstellen führenden, pneumatischen Verbindungen 35 angeschlossen.

Die relative Lage der in dem Topfschwimmer 25 befindlichen Flüssigkeitsoberfläche 33 zu der Trennschicht 15 schwankt etwas in Abhängigkeit der auf den Topfschwimmer 25 einwirken­ den Zug- oder Druckkräfte. In der Praxis wirken sich jedoch diese Schwankungen nicht nachteilig auf das Meßergebnis aus. Im übrigen besteht auch noch die Möglichkeit, die von der Schlauchwendel 23 herrührenden Zugkräfte, die von der Höhen­ lage des Servoschwimmers 19a abhängig sind, mit in das Meß­ ergebnis einzurechnen. Außerdem können die Höhenschwankungen der Flüssigkeitsoberfläche 33 durch eine große Querschnitts­ fläche mit entsprechend großer Flüssigkeitsoberfläche 33 kleingehalten werden, da sich dann Volumenänderungen nur wenig in der Höhe auswirken.

Als vertikale Führung für den Schwimmer 19 bzw. den Servo­ schwimmer 19a ist eine den Schwimmer bzw. den Topfschwimmer 25 durchgreifende, im Behälter 5 bzw. 9 angebrachte Führungs­ stange 36 vorgesehen. Diese durchgreift ein in den Schwimmer eingesetztes, eine "Wasserdurchführung" bildendes Rohr 37.

Mit Hilfe des Schwimmers 19 (Fig. 1) bzw. des Servorschwimmers 19a (Fig. 1 u. 2) kann auch die Höhe einer sich am Behälter­ grund abgelagerten Festkörperschicht - Schlamm 8 - gemessen werden. Für diesen Anwendungsfall hat der Servorschwimmer 19a an seinem Topfschwimmer 25 an der Unterseite fußförmige Auf­ lageflächen 38 (Fig. 6 und 7) zum Abstützen auf der Oberseite der Festkörperschicht. Zur Schlammhöhenmessung wird der Topf­ schwimmer 25 und die Luftzuleitung 23 ganz von Luft entleert. Der Schwimmer sinkt nach unten, bis er mit seinen Auflage­ flächen 38 auf der Oberseite 39 (Fig. 1) der Schlammschicht aufsitzt. In dieser Lage wird Luft eingeblasen und konti­ nuierlich der Druck gemessen. Der Druck steigt dabei stetig an, weil Wasser nach unten aus dem Schlauchwendel 23 her­ ausgedrückt werden muß. Der dazu notwendige Druck ist wesent­ lich größer als der Meßdruck (bei konstanter Luftmengenzu­ fuhr), insbesondere durch die größere Viskosität des Wassers gegenüber Luft. Wenn das Wasser aus dem Zuleitung-Schlauch­ wendel herausgedrückt ist und Luft in den Topfschwimmer 25 einströmt, geht der Druck zurück. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine Druckmessung, wobei der gemessene Wert zum Abstand zur Flüssigkeitsoberseite 16 (Fig. 2 bis 5) proportional ist. Da die Gesamtfüllstandshöhe entweder konstruktionsbedingt oder durch Messung mit dem Einperlröhrchen bekannt ist, läßt sich die Schlammhöhe h4 bestimmen. Nach dem weiteren Einblasen von Luft steigt der Servorschwimmer 19a wieder bis zur Trenn­ schicht 15 auf.

Im Bereich des Schlammfanges 3 ist in Fig. 1 ein Schwimmer 19 zur Bestimmung der Schlammhöhe dargestellt, der prinzipiell gleich arbeitet wie der im Abscheider 2 befindliche Servo­ schwimmer 19a, aber nicht als Servorschwimmer ausgebildet zu sein braucht.

Aus der vorbeschriebenen Funktionsweise ist entnehmbar, daß die pneumatische Verbindung über den Schlauchwendel sowohl zur hydrostatischen Druckmessung als auch zur Veränderung der Höhenlage des Schwimmers dient. Erwähnt sei noch, daß der er­ höhte Druck zum Herausdrücken von Wasser aus der Luftzuleitung auch zum Test von dieser auf Luftdichtigkeit verwendet werden kann.

Der Schwimmer kann auch zur Messung einer Festkörperschicht als oberste Medienschicht, z. B. Fett, verwendet werden. In diesem Falle wird der Schwimmer von unten her an der Unter­ seite der Festkörperschicht positioniert und dort der Druck gemessen. In Verbindung mit einer Gesamthöhenmessung erhält man wieder sowohl die Schichtdicke als auch den Abstand der Unterseite vom Behältergrund. In diesem Falle erfolgt die Luftzuleitung zu dem Schwimmer von unten her.

An dem Servoschwimmer 19a kann auch eine Absaugung 40 (vgl. Fig. 5) mit einem in die Ölschicht ragenden und am Topf­ schwimmer 25 angebrachten Ölabsaugschnorchel vorgesehen sein. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb des Abschei­ ders, wobei das Öl ab einer gewissen Schichtdicke, gesteuert durch die vorgesehene Meß- und Auswertevorrichtung 34, auto­ matisch abgesaugt werden kann.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen Ölabscheider 2, die eine durch eine Klappe 41 verschließbare Ablauföffnung 12a haben. Die Klappe 41 ist mit einem aktiven Schwimmer 19b verbunden, der an eine Luftleitung angeschlossen ist. Auch kann hier über diese pneu­ matische Verbindung der hydrostatische Druck gemessen und der Schwimmer 19b positioniert werden. In Verbindung mit der Klappe 41 hat dies insbesondere den Vorteil, daß beim Angelan­ gen der Trennschicht 15 zwischen Wasser und Öl bei einem unte­ ren Grenzwert der Schwimmer 19b, der die Klappe 41 bis zu diesem Zeitpunkt in Offenstellung (vgl. Fig. 3 und 5) gehalten hat, durch Luftablassen abgesenkt wird und damit die Klappe 41 praktisch unverzögert schließt. Ein üblicher Klappen-Schwimmer würde allmählich mit der nach unten wandernden Trennschicht 15 mitgehen, so daß sich dementsprechend auch nur ein langsamer Schließvorgang ergeben würde. Außerdem müßte man in diesem Falle aus Sicherheitsgründen den unteren Grenzwert höher le­ gen, um ein Abfließen von Öl zu vermeiden. Durch den aktiven Klappenschwimmer und dessen kurze Schließzeit ist dies nicht mehr erforderlich, so daß eine größere Ölkapazität ausnutzbar ist. Außerdem sind die Schließkräfte bei dem aktiven Klappen­ schwimmer in geflutetem Zustand größer als bei einem luftge­ füllten Schwimmer, der mit der Trennschicht mitwandert. Für die Klappe 41 sind, wie in Fig. 3 und 4 erkennbar, An­ schläge 42 zum einen für die Offenstellung (Fig. 3) und zum anderen für die Schließstellung (Fig. 4) der Klappe 41 vorge­ sehen. Diese definierten Endstellungen der Klappe 41 ergeben auch definierte Endlagen des Schwimmers 19b, so daß dieser gleichzeitig auch zur Messung der Gesamtflüssigkeitshöhe z. B. in Verbindung mit dem Servorschwimmer 19a eingesetzt werden kann. Der Klappenschwimmer 19b ersetzt somit gleichzeitig auch noch die Meßeinrichtung mit dem Einperlröhrchen 20 (vgl. Fig. 2).

In Fig. 3 und 4 ist der Ablauföffnung 12a mit der Klappe 41 noch ein Filter 43 vorgeschaltet. Erwähnt sei noch, daß bei dem Gasablaß-Ventil 27 des Servorschwimmers 19a zur Vermei­ dung von Verstopfung ein poröser Sinterwerkstoff als Schmutz­ filter vorgesehen sein kann.

Das in Fig. 1 gezeigte Auswerte-Steuer- und Meßgerät 34 weist mehrere Funktionsblöcke auf. Innerhalb des Funktionsblockes 44 sind wenigstens eine Luftpumpe, insbesondere eine Membran- Luftpumpe, druckelektrische Spannungswandler, einstellbare Drosseln, Pneumatikventile und Luftfilter enthalten. Der Block 45 beinhaltet eine speicherprogrammierbare Steuerung für den Meßablauf, das Anzeigen und für die Alarmgebung. Der Block 46 beinhaltet das Bedien- und Anzeigefeld mit Bargraph-Anzeigen für Schlammhöhe, Wasserhöhe und Ölschichtdicke. In dem Block 47 befindet sich das Netzteil und gegebenenfalls auch gepuf­ ferte Batterien. In dem Block 48 kann eine Meßwertübertragung z. B. zu einer Protokolleinrichtung untergebracht sein. Der Block 49 beinhaltet einen Laderegler und einen Batterie­ tester und weist einen Netzanschluß 50 auf. In dem Block 51 sind schließlich Alarmkontakte für eine externe Alarmauslösung untergebracht.

Die Fig. 8 bis 12 zeigen eine mögliche Ventilanordnung für eine Druckmeßstelle, wobei sich die Meßstelle am Ende eines Einperlröhrchens oder aber bei einem Schwimmer befinden kann. Sind alle Ventile 52a, 52b, 52c unbetätigt wie in Fig. 8, so wird über die von der Pumpe kommende Luftzuleitung 53 Luft bei der Ausperlöffnung 21 z. B. eines Einperlröhrchens 20 her­ ausgeblasen.

Fig. 9 zeigt die Ventilstellung, in der das Einperlröhrchen 21 entlüftet wird, so daß der Flüssigkeitsspiegel im Röhrchen bis zur Flüssigkeitsoberfläche 16 hochsteigt. Wird anschließend das Ventil 52b und Ventil 52c umgeschaltet, so kann mit Hil­ fe eines bei dem Ventil 52a angeschlossenen Druckmessers 54 solange ein erhöhter Druck wegen des Flüssigkeits-Leitungs­ fließwiderstandes gemessen werden, bis die Flüssigkeitssäule aus dem Einperlröhrchen herausgedrückt ist. Während dieser Phase mit erhöhtem Druck ist auch eine Luftleck-Prüfung mög­ lich.

Fig. 10 zeigt den Zustand, wo Luft aus der Ausperlöffnung 21 gelangt und der hydrostatische Druck und der fließwiderstands­ bedingte erhöhte Druck entsprechend der Lage der Flüssigkeit­ oberfläche 16 gemessen werden kann.

Fig. 11 zeigt einen Ruhezustand mit geschlossenen Ventilen.

Fig. 12 zeigt den Zustand mit geschlossenen Ventilen 52b und 52c und geöffnetem Ventil 52a, wobei der hydrostatische Druck genau der Tiefe entsprechend gemessen werden kann, ohne durch Fließwiderstände bedingten erhöhten Druck. Außerdem ist dabei auch eine Luftleck-Prüfung möglich.

Erwähnt sei noch, daß jedes Ventil von der Steuerung einzeln angesteuert werden kann.

Die pneumatischen Verbindungsleitungen zwischen der Auswerte- Steuer- und Meßvorrichtung 34 und dem Abscheider, dem Schlamm­ fang und auch dem Kontrollschacht können ohne Beeinflussung des Meßergebnisses z. B. bis zu 100 m lang sein. Man ist somit praktisch leitungslängenunabhängig. Wie in Fig. 1 erkennbar, sind im Schlammfang 3, im Abscheider 2 und im Kontrollschacht 4 jeweils zur Gesamtfüllhöhenmessung Einperlröhrchen 20 vorge­ sehen.

Erwähnt sei noch, daß anstatt der besonders einfachen und des­ halb auch vorteilhaften Einperlröhrchen 20 oder dergleichen Einperlstellen als Meßstellen, andere Drucksensoren verwendet werden können. Auch kann das erfindungsgemäße Meßverfahren bzw. die dazu vorgesehenen Meßeinrichtungen in Kombination mit anderen, bekannten Meßverfahren, z. B. mit Widerstandsfühlern, Reedkontaktfühlern oder dergleichen eingesetzt werden.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in be­ liebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (24)

1. Verfahren zum Messen von Füllstandhöhen von in einem Be­ hälter befindlichen Medien unterschiedlicher Dichte, die unter Bildung von in ihrer Höhenlage veränderbaren Trenn­ schichten übereinander geschichtet sind, wobei zumindest ein Grenzwertniveau einer Trennschicht gemessen wird, insbesondere für Benzin- bzw. Ölabscheider, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der sich mit der Höhenlage der Trenn­ schicht (15) ändernde, hydrostatische Druck zumindest etwa in Höhe dieser Trennschicht pneumatisch und über eine pneumatische Verbindung (23) gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die pneumatische Verbindung der hydrostatische Druck gemessen und die Höhenlage der Druck-Meßstelle bedarfs­ weise verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Messung des hydrostatischen Druckes bei der Trennschicht (15) der hydrostatische Druck in einer vorbestimmten, gleichbleibenden Höhenlage der Füllung gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für die Druckmessungen Gas an den Meß­ stellen ausgestoßen und der dazu erforderliche, dem hydrostatischen Gegendruck entsprechende Druck gemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Messung einer Festkörperschicht (8) am Behältergrund zusätzlich zu der Messung des hydro­ statischen Druckes in einer vorbestimmten, gleichbleiben­ de Höhenlage eine Druck-Meßstelle bis zur Oberseite (39) dieser Festkörperschicht (8) abgesenkt wird und daß dann in dieser Lage der Druck gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druck durch Ausstoßen bzw. Ausper­ len von Gas aus einem in die Flüssigkeit bis zur jewei­ ligen Meßstelle ragenden Röhrchen (20) gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu Beginn einer Messung in dem oder den Meß-Röhrchen befindliche Flüssigkeit herausgedrückt und der dazu erforderliche Druck gemessen wird und daß nach dem Herausdrücken der Flüssigkeit der im Röhrchen herr­ schende Gasdruck gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Messung einer Festkörperschicht als oberste Medienschicht, z. B. Fett, die Druck-Meßstelle an der Unterseite der Festkörperschicht positioniert und dort der Druck gemessen und dann die Schichtdicke be­ rechnet wird.

9. Überwachungsvorrichtung zur Füllstandsmessung von in einem Behälter befindlichen Medien unterschiedlicher Dichte, die unter Bildung einer oder mehrerer Trenn­ schichten übereinander angeordnet sind, mit einer wenig­ stens einen Schwimmer aufweisenden Meßvorrichtung für die Lage einer Trennschicht und/oder der Gesamtfüllstand­ höhe, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zumindest einen mit einem Druckmesser (18) versehenen Schwimmer (19, 19a, 19b) aufweist und daß der Druckmesser eine pneumatische Zuleitung (23) hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Zuleitung (23) mit dem Druckmesser (18) und mit dem Schwimmer (19, 19a, 19b) verbunden ist und einerseits für den Druckmesser eine Meßzuleitung bildet und andererseits zur Veränderung der Höhenlage des Schwimmers vorgesehen ist und daß die pneumatische Zulei­ tung vorzugsweise in den unten offenen Schwimmer mündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiterer, in einer vorbestimmten, gleichbleibenden Höhenlage angeordneter, pneumatischer Druckmesser mit einer pneumatischen Meßzuleitung vor­ gesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmesser als pneumatische Druckmesser mit Einperlröhrchen (20) und damit verbundenen Druckwandlern ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftzuführung zu dem am Schwimmer angebrachten Einperlröhrchen oder dergleichen ein Schlauchwendel (23) oder dergleichen insbesondere mit geringen Dehnkräften vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Einperlröhrchen (20) oder dergleichen Druckmesser für die Gesamtfüllhöhen- Messung mit seinem Ende unterhalb des niedrigsten Füllstandniveaus angeordnet ist.

15. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer als Servo­ schwimmer (19a) mit einem Pilotschwimmer (24) und einem damit in Steuerverbindung stehenden, an die Meß- und Luftzuführleitung angeschlossenen Topfschwimmer (25) ausgebildet ist und daß die Steuerverbindung durch ein Gasablaß-Ventil (27) gebildet ist, durch das bei Lage­ verschiebung zwischen Pilotschwimmer und Topfschwimmer der Auftrieb des Topfschwimmers veränderbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasablaß-Ventil (27) für den Topfschwimmer (25) einen Ventilsitz (31) und einen damit zusammenarbeitenden Ventilkörper (29) hat und daß eines dieser Ventilteile am Pilotschwimmer (24) und das andere Ventilteil am Topf­ schwimmer (25) angebracht sind derart, daß sich das Ventil (27) bei relativ zum Pilotschwimmer absinkendem Topfschwimmer schließt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pilotschwimmer (24) etwa ringförmig ausgebildet und etwa über dem nach unten offenen Topf­ schwimmer (25) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotschwimmer (24) eine von unten in den Topfschwimmer (25) eingreifende mechanische Verbindung zu einem Ventilteil, vorzugsweise dem Ventilkörper (29) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (29) als zu dem oberen Topfboden und dem dort angeordneten Ventilsitz (31) ragende Nadel ausgebildet ist, deren Nadelschaft (30) vorzugsweise gleichzeitig als Schiebeführung (28) zwischen dem Pilotschwimmer und dem Topfschwimmer dient.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwa vertikale Führung für den Servoschwimmer, vorzugsweise in Form eines durch ein Führungsrohr (37) im Topfschwimmer durchgreifenden Stabes (36) vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Topfschwimmers (25) Auflageflächen (38) zum Abstützen auf einer Fest­ körperschicht-Oberseite vorgesehen sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Abscheiderbehälters (9) mit einem durch eine Klappe (41) verschließbaren, mit Abstand unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Ablauf (12a) ein mit der Klappe (41) verbundener, bezüg­ lich seines Auftriebes veränderbarer Klappenschwimmer (19b) vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenschwimmer (19b) an eine Luftzu- und Abführung angeschlossen ist und vorzugsweise eine Luftaustritts­ öffnung an seiner Unterseite, gegebenenfalls in Form einer Drosselöffnung aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Servoschwimmer (19a) eine Absau­ gung (40) für eine oberhalb der Trennschicht (15) befindliche Flüssigkeit (14) vorgesehen ist.