DE4000037C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Füllstandhöhen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Messen von Füllstandhöhen in einem Benzin- bzw. Ölabscheider, bei dem sich in einem Behälter Medien un­ terschiedlicher Dichte befinden, die unter Bildung zumin­ dest einer in der Höhenlage veränderbaren Trennschicht übereinander geschichtet sind.

Es sind bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Meß­ verfahren zur Bestimmung von Flüssigkeitsschichtungen be­ kannt. Beispielsweise sind elektrische Meßvorrichtungen mit in die Flüssigkeit ragenden Meßspitzen bekannt, wobei der Widerstand zwischen den Elektroden gemessen wird. Da­ rüber hinaus kennt man auch optische, thermoelektrische und elektronische Meßverfahren. Insgesamt sind die vorge­ nannten Verfahren meist aufwendig, teuer und/oder für An­ wendungsfälle mit erhöhter Verschmutzungsgefahr und umge­ bungsbedingten Belastungen nicht einsetzbar. Für diese Anwendung ist auch die erforderliche Betriebssicherheit über einen längeren, kontrollfreien Zeitraum nicht immer sichergestellt. In der Praxis beschränkt man sich unter anderem aus den vorgenannten Gründen oft auf nur wenige Meßstellen, z. B. Grenzwerte. Dies erlaubt aber nur eine sehr eingeschränkte Kontrolle und gibt keinen Überblick über Zwischensituationen. Ein weiteres Problem bei der Messung von entzündbaren Meßmedien, z. B. Benzin, Öl und dergleichen besteht darin, daß hierbei entsprechende Ex­ plosionsschutzmaßnahmen getroffen werden müssen, was den Aufwand wiederum erhöht.

Gemäß der DD-PS 2 12 801 wird die Lage einer Trennschicht bzw. Grenzschicht zwischen zwei nicht mischbaren Flüssig­ keiten ermittelt, indem ein Schwimmer verwendet wird, der so austariert ist, daß er sich immer genau in der Grenz­ schicht befindet und deren Bewegungen folgt. Die Bestim­ mung der Position des Schwimmers und somit der Grenz­ schicht erfolgt über die Erfassung und Auswertung radio­ aktiver Strahlung. Der Schwimmer ist selbst radioaktiv und gibt eine entsprechende Strahlung ab, die von drei im Abstand übereinander angeordneten Detektoren erfaßt wird. Aus der Intensität der von den einzelnen Detektoren er­ faßten radioaktiven Strahlung läßt sich die Position der Strahlungsquelle, d. h. des Schwimmers und somit der Grenzschicht errechnen. Dieses Vorgehen ist in technisch­ konstruktiver Hinsicht sehr aufwendig und somit nicht nur teuer, sondern auch relativ anfällig und für die schwie­ rigen Meß- und Betriebsbedingungen in einem Benzin- oder Ölabscheider kaum einsetzbar. Darüber hinaus kann mit dem Verfahren gemäß der DD-PS 2 12 801 in einem Benzin- oder Ölabscheider nur die Lage der Grenzschicht und nicht die Dicke der Schicht der abgeschiedenen Leichtflüssigkeit gemessen werden. Bei der Messung von Füllstandshöhen in einem Benzin- oder Ölabscheider ist es jedoch des weiteren notwendig, auch den Gesamtfüllstand in dem Behälter des Benzin- oder Ölabscheiders zu kennen. Falls dieser unter ein vorbestimmtes Grenzniveau sinken sollte, bestünde die Gefahr, daß die abgeschiedene Leichtflüssigkeit über den bodennahen Ablaufschacht aus dem Behälter austreten könnte, so daß eine Reinigung des Flüssigkeitsgemisches nicht zu erreichen wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfah­ ren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die bei vergleichsweise geringem Aufwand und unter erschwerten Bedingungen betriebssicher einsetzbar ist, wobei ein übermäßiges Absinken des Gesamtfüllstandes zuverlässig vermieden werden soll.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei wird der sich mit der Höhenlage der Trennschicht ändernde, hydro­ statische Druck zumindest etwa in Höhe dieser Trenn­ schicht pneumatisch über eine pneumatische Zuleitung gemessen. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise auch bei den schwierigen Betriebsbedingungen in einem Benzin- bzw. Ölabscheider eine zuverlässige kontinuierliche Erfassung der Lage der Trennschicht möglich ist. Darüber hinaus läßt sich aus dem hydrostatischen Druck in der Trennschicht mit relativ einfachen Mitteln in die Dicke der darüber befindlichen Öl- oder Benzinschicht ermit­ teln. Als besonderer Vorteil ergibt sich, daß die Meßda­ ten auf pneumatischem Wege schnell und mit geringem Aufwand zu einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung über­ tragbar sind. Durch die Verwendung von Luft oder Gas als Meßmedium sind keine speziellen Maßnahmen zur Erzielung der Explosionsschutzsicherheit notwendig, so daß auch hierdurch der erforderliche Aufwand kleingehalten werden kann.

Zusätzlich zu der Messungen des hydrostatischen Drucks in der Trennschicht wird auch der hydrostatische Druck in einer vorbestimmten, gleichbleibenden Höhenlage der Fül­ lung des Behälters gemessen. Auf diese Weise kann die Ge­ samtflüssigkeitshöhe erfaßt werden, wodurch gewährleistet ist, daß ein übermäßiges Absinken des Gesamtfüllstandes rechtzeitig festgestellt werden kann, so daß das Abflie­ ßen von abgeschiedener Leichtflüssigkeit aus dem Behälter des Benzin- bzw. Ölabscheiders verhindert wird.

Zweckmäßigerweise wird für die Druckmessungen Gas an den Meßstellen ausgestoßen und der dazu erforderliche, dem hydrostatischen Gegendruck entsprechende Druck gemessen. Diese Art der Druckmessung ist mit geringem Aufwand rea­ lisierbar und liefert trotzdem ein gutes Meßergebnis, be­ sonders dann, wenn sie diskontinuierlich, d. h. ohne Feh­ ler durch Strömungswiderstände durchgeführt wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß über die pneumatische Verbindung der hydrostatische Druck gemessen und die Höhenlage der Druck-Meßstelle bedarfs­ weise verändert wird. Durch diese Veränderungsmöglichkeit der Höhenlage der Meßstelle in der Flüssigkeit ist zu­ sätzlich zur Messung der Dicke einer oberen Schicht auch ein gesteuertes Positionieren der Meßstelle möglich, so daß z. B. auch die Gesamthöhe der Flüssigkeit meßbar ist. Dabei wird sowohl für das Positionieren als auch für das Messen die gleiche pneumatische Verbindung benutzt, was eine erhebliche Vereinfachung bedeutet.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß zur Messung einer Festkörperschicht am Behältergrund zusätzlich zu der Messung des hydrostatischen Druckes in einer vorbe­ stimmten, gleichbleibenden 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 Festkörperschicht erfassen, die sich aus der Differenz des Abstandes des Flüssig­ keitsspiegels vom Grund und dem Abstand der Festkörper­ schicht-Oberseite vom Flüssigkeitsspiegel ergibt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Druck durch Ausstoßen bzw. Ausperlen von Gas aus einer in der Flüssigkeit bis zur jeweiligen Meßstelle verlaufenden Zu­ leitung gemessen wird. Dabei kann zu Beginn einer Messung die in der oder den Zuleitungen befindliche Flüssigkeit herausgedrückt und der dazu erforderliche Druck gemessen sowie nach dem Herausdrücken der Flüssigkeit der in den Zuleitungen herrschende Gasdruck gemessen werden. Der beim Herausdrücken der Flüssigkeit gegenüber dem späteren Meßdruck wesentlich höhere Druck läßt sich für einen Lecktest der pneumatischen Verbindung ausnutzen. Außerdem ist die deutliche Druckänderung nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit für den Beginn der anschließenden Druckmes­ sung gut auswertbar, besonders deshalb, weil durch die Kombination eines aufblasbaren Schwimmers und einer Meß­ düse mit einer Luftzuleitung der Meßbetrieb vom Füllbe­ trieb 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 Festkör­ perschicht positioniert und dort der Druck gemessen und dann die Schichtdicke berechnet. Damit kann die Schicht­ dicke einer solchen Festkörperschicht insbesondere einer festen Fettschicht, Eisschicht oder dergleichen bestimmt werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Füllstandsmessung in einem Benzin- bzw. Ölabscheider gelöst, der einen Behäl­ ter aufweist, in dem sich Medien unterschiedlicher Dichte befinden, die unter Bildung zumindest einer in der Höhen­ lage veränderbaren Trennschicht übereinander angeordnet sind, mit einer wenigstens einen Schwimmer aufweisenden Meßvorrichtung für die Lage einer Trennschicht und/oder der Gesamtfüllstandshöhe. Diese Vorrichtung weist die weiteren Merkmale auf, daß der Schwimmer mit einem Druck­ messer versehen ist, daß der Druckmesser eine pneuma­ tische Zuleitung besitzt und daß ein weiterer, in einer vorbestimmten, gleichbleibenden Höhenlage angeordneter, pneumatischer Druckmesser mit einer pneumatischen Zulei­ tung versehen ist.

Wie bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren beschrieben, ermöglicht diese Vorrichtung auf sehr einfache Weise eine zuverlässige Lagemessung von Trenn­ schichten in Flüssigkeiten bzw. eine Messung der Schicht­ dicke oberhalb einer solchen Trennschicht. Die Verwendung von Luft als Meßmedium vereinfacht auch die Handhabung in Verbindung mit explosiven Flüssigkeiten bzw. daraus ent­ weichenden Gasen, da keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind.

Eine besonders vorteilhafte Kombination ergibt sich, wenn die pneumatische Zuleitung mit dem Druckmesser und mit dem Schwimmer verbunden ist und einerseits für den Druck­ messer eine Meßzuleitung bildet und andererseits zur Veränderung der Höhenlage des Schwimmers vorgesehen ist, wobei die pneumatische Zuleitung 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 Schwimmers auf den Grund oder dergleichen erreicht werden kann. Eine dort erfolgende Druckmessung dient dann zur Gesamtfüll­ standsmessung 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 Schlamm­ fang, einem Abscheider und einem Kontroll­ schacht sowie einer als Blockschaltbild dargestellten Auswerte-Steuer- und Meßvor­ richtung,

Fig. 2 einen Abscheider mit einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung,

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

Fig. 5 einen Abscheider mit Ölabsaugung,

Fig. 6 einen Servoschwimmer in Seitenansicht sowie

Fig. 7 einen Servoschwimmer in Aufsicht und

Fig. 8 bis 12 schematische Darstellungen verschiedener Meßabläufe.

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 Dicke 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. eingestellt 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 obere 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, obwohl 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 eine Schlauch­ wendel 23, um dem Schwimmer 19a die erforderliche Bewegungs­ freiheit zu geben. Insbesondere ist hier eine Schlauchwendel mit geringen Dehnkräften vorgesehen, um auf den Schwimmer wirkende äußere Kräfte klein zu halten.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den speziell ausgebildeten Servoschwimmer 19a, der seine Lage auch bei Einwirkung äußerer Kräfte, z. B. durch die 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 die 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 an der 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 Servoschwimmers 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 Servoschwimmer 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 der 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 Servoschwimmer 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 Servoschwimmer ausgebildet zu sein braucht.

Aus der vorbeschriebenen Funktionsweise ist entnehmbar, daß die pneumatische Verbindung über die 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 Servoschwimmer 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 Servoschwimmers 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 Flüssigkeits­ 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.

Claims (22)

1. Verfahren zum Messen von Füllstandhöhen in einem Benzin- bzw. Ölabscheider, bei dem sich in einem Behälter Medien unterschiedlicher Dichte befinden, die unter Bildung zumindest einer in der Höhenlage veränderbaren Trennschicht (15) übereinander ge­ schichtet sind, wobei die Höhenlage der Trennschicht (15) bestimmt wird, mit den weiteren Merkmalen, daß der sich mit der Höhenlage der Trennschicht (15) ändernde, hydrostatische Druck zumindest etwa in Höhe dieser Trennschicht (15) pneumatisch über eine pneumatische Zuleitung gemessen wird und daß zusätz­ lich der hydrostatische Druck in einer vorbestimm­ ten, gleichbleibenden Höhenlage der Füllung gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckmessungen Gas an den Meßstellen ausgestoßen und der dazu erforderliche, dem hydro­ statischen Gegendruck entsprechende Druck gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhenlage der Druck-Meßstelle bedarfsweise verändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung einer Festkörper­ schicht (8) am Behältergrund die Druck-Meßstelle bis zur Oberseite (39) der Festkörperschicht (8) abge­ senkt wird und daß dann in dieser Lage der Druck gemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch Ausstoßen bzw. Ausperlen von Gas aus einer in der Flüssigkeit bis zur jeweiligen Meßstelle verlaufenden Zuleitung (20, 23) gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn einer Messung die in der oder den Zuleitungen befindliche Flüssigkeit herausgedrückt und der dazu erforderliche Druck ge­ messen wird und daß nach dem Herausdrücken der Flüs­ sigkeit der in den Zuleitungen herrschende Gasdruck gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung einer Festkörper­ schicht als oberste Medienschicht die Druck-Meß­ stelle an der Unterseite der Festkörperschicht positioniert und dort der Druck gemessen und dann die Schichtdicke berechnet wird.

8. Vorrichtung zur Füllstandsmessung in einem Benzin- bzw. Ölabscheider, der einen Behälter aufweist, in dem sich Medien unterschiedlicher Dichte befinden, die unter Bildung zumindest einer in der Höhenlage veränderbaren Trennschicht übereinander angeordnet sind, mit einer wenigstens einen Schwimmer aufwei­ senden Meßvorrichtung für die Lage der Trennschicht, mit den weiteren Merkmalen, daß der Schwimmer (19, 19a, 19b) mit einem Druckmesser (18) versehen ist, daß der Druckmesser eine pneumatische Zuleitung (23) besitzt und daß ein weiterer, in einer vorbestimm­ ten, gleichbleibenden Höhenlage angeordneter, pneu­ matischer Druckmesser mit einer pneumatischen Zulei­ tung (20) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Zuleitung (23) mit dem Druck­ messer (18) und mit dem Schwimmer (19, 19a, 19b) ver­ bunden ist und einerseits für den Druckmesser eine Zuleitung bildet und andererseits zur Veränderung der Höhenlage des Schwimmers vorgesehen ist und daß die pneumatische Zuleitung in den unten offenen Schwimmer mündet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmesser als pneumatische Druckmesser mit Einperlröhrchen (20) und damit ver­ bundenen Druckwandlern ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Luftzuführung zu dem am Schwimmer angebrachten Einperlröhrchen eine Schlauchwendel (23) mit geringen Dehnkräften vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das feststehende Einperlröhrchen (20) mit seinem Ende unterhalb des niedrigsten Füllstandsni­ veaus angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer als Servo­ schwimmer (19a) mit einem Pilotschwimmer (24) und einem damit in Steuerverbindung stehenden, an die pneumatische Zuleitung angeschlossenen Topfschwimmer (25) ausgebildet ist und daß die Steuerverbindung durch ein Gasablaß-Ventil (27) gebildet ist, durch das bei Lageverschiebung zwischen Pilotschwimmer und Topfschwimmer der Auftrieb des Topfschwimmers verän­ derbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gasablaß-Ventil (27) für den Topf­ schwimmer (25) einen Ventilsitz (31) und einen damit zusammenarbeitenden Ventilkörper (29) hat und daß eines dieser Ventilteile am Pilotschwimmer (24) und das andere Ventilteil am Topfschwimmer (25) derart angebracht sind, daß das Ventil (27) bei relativ zum Pilotschwimmer absinkendem Topfschwimmer schließt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pilotschwimmer (24) etwa ringförmig ausgebildet und etwa über dem nach unten offenen Topfschwimmer (25) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pilotschwimmer (24) eine von unten in den Topfschwimmer (25) eingreifende mecha­ nische Verbindung zu einem Ventilteil, vorzugsweise dem Ventilkörper (29) aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (29) als zu dem oberen Topfboden und dem dort angeordne­ ten Ventilsitz (31) ragende Nadel ausgebildet ist, deren Nadelschaft (30) auch als Schiebeführung (28) zwischen dem Pilotschwimmer und dem Topfschwimmer dient.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß eine etwa vertikale Füh­ rung für den Servoschwimmer in Form eines durch ein Führungsrohr (37) im Topfschwimmer durchgreifenden Stabes (36) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Topfschwimmers (25) Auflageflächen (38) zum Abstüt­ zen auf einer Festkörperschicht-Oberseite vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abschei­ derbehälters (9) mit einem durch eine Klappe (41) verschließbaren, mit Abstand unterhalb der Flüssig­ keitsoberfläche angeordneten Ablauf (12a) ein mit der Klappe (41) verbundener, bezüglich seines Auf­ triebes veränderbarer Klappenschwimmer (19b) vorge­ sehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß der Klappenschwimmer (19b) an eine Luftzu- und Abführung angeschlossen ist und eine Luftaus­ trittsöffnung an seiner Unterseite in Form einer Drosselöffnung aufweist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Servoschwimmer (19a) eine Absaugung (40) für eine oberhalb der Trennschicht (15) befindliche Flüssigkeit (14) vorgesehen ist.