DE4215841A1

DE4215841A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Befüllung und zur Sicherung gegen Überfüllung von Transportbehältern, insbesondere von auf Schienen fahrbaren Eisenbahntankwagen, mit Flüssigkeit

Info

Publication number: DE4215841A1
Application number: DE19924215841
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Fass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1993-11-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllung und zur Sicherung gegen Überfüllung von Transportbehältern, insbesondere von auf Schienen fahrbaren Eisenbahntankwagen ohne eigenes Überfüllsicherungssystem, mit Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Vorrichtung dieser Gattung ist aus der US-PS 4,649,968 bekannt. Die in dieser Druckschrift offenbarte Vorrichtung erfordert in jedem Tank fest installierte Vorkehrungen für die Messung der statischen Druckhöhe am Tiefpunkt und an einem der maximalen Füllhöhe entsprechenden Hochpunkt, so daß sie nur als Überfüllsicherung wirksam werden kann. Die Meßleitungen beider Drucksensoren sind gesondert zu kuppeln. Dynamische Füllstandsabweichungen berücksichtigt diese Vorrichtung nicht.

Aus der DE-OS 35 41 613 ist eine Vorrichtung zur Füllstandsmessung in einem Reaktordruckbehälter bekannt, bei der Drucksensoren die Druckdifferenz zwischen einem Druckbehälter und einer Vergleichssäule registrieren und als elektrischen Impuls an eine Auswerteeinheit liefern, die Betriebskonditionen eines Reaktors beeinflußt. Als Steuerung zur Befüllung eines Behälters und als Überfüllsicherung dient diese Vorrichtung nicht.

Bekannt sind außerdem Tankfahrzeuge für den Straßenverkehr, die jedes für sich mit einem bordeigenen Überfüllsicherungssystem ausgestattet sind. Vor allem bei Eisenbahntankwagen kennt man solche Sicherungssysteme nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine unabhängig von der Beschaffenheit des Transportbehälters und seiner Einrichtungen automatisch wirksame, auf eine wechselnde Füllhöhe einstellbare Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Steuerung der Befüllung und vor allem zur Sicherung gegen Überfüllung zu schaffen, die von fest installierten Vorkehrungen an Transportbehältern unabhängig ist und selbsttätig wechselnde Druckverluste durch die Installation am Transportbehälter kompensiert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Ausbildung einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Wesentlicher Vorteil einer solchen Anordnung ist die völlige Unabhängigkeit der Vorrichtung von den durch Installationen am Transportbehälter, insbesondere an Eisenbahntankwagen, bedingten Druckverlusten und die uneingeschränkte Anwendung bei allen herkömmlichen Eisenbahntankwagen, Straßentankwagen oder dergleichen. Die Vorrichtung nach der Erfindung ermittelt die genannten Druckverluste selbsttätig und bildet daraus einen Korrekturwert, der zum Sollwert addiert wird und für die Schließung des Füllventils zur rechten Zeit sorgt. Alle für die Funktion der Vorrichtung benötigten Elemente sind getrennt vom Transportbehälter, vorzugsweise ortsfest, angeordnet, so daß die Vorrichtung bei jedem beliebigen Transportbehälter zur Anwendung kommen kann. Durch die angestrebte automatische Befüllung des Transportbehälters braucht sich während der Befüllung, insbesondere bei der Befüllung eines Transportbehälters mit Kraftstoffen oder anderen giftigen, leicht verdampfenden Flüssigkeiten, kein Bedienungspersonal auf dem meistens an der Oberseite von Kesselwagen oder dergleichen vorhandenen Laufgang aufzuhalten und der Gefahr eines Unfalls oder einer Vergiftung bei geöffneten Tankdomen auszusetzen. Das elektrische Steuergerät der Vorrichtung kann außerhalb der sogenannten Ex-Zone aufgestellt sein, wodurch auch hohen Sicherheitsanforderungen entsprochen werden kann. Von besonderem Vorteil ist schließlich, daß die elektrische Steuerung auch eine Anpassung an unterschiedliche spezifische Gewichte der in einen Kesselwagen oder dergleichen einzufüllenden Flüssigkeit ermöglicht, so daß die Steuerung der Vorrichtung zum Beispiel an unterschiedliche Kraftstoffe anpaßbar ist.

Die Erfindungsmerkmale werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, welches auf der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befüllung von Eisenbahntankwagen, bei denen ein die Flüssigkeit aufnehmender Transportbehälter 1 auf einem Schienenfahrgestell 2 angeordnet ist. Die Befüllung des Transportbehälters 1 erfolgt über einen unten in den Transportbehälter mündenden Druckrohranschluß 3 mit einem betätigbaren Absperrventil 4 und Kupplungselementen 5 für die Ankupplung eines Druckschlauches 6, an dem komplementäre Kupplungselemente ausgebildet sind, zur Verbindung mit einer unterhalb des Tiefpunktes des Transportbehälters verlegten Druckrohrleitung 7. Letztere ist in einer Grube 8 verlegt und durch ein motorisch betätigtes Füllventil 9 mit dem Druckschlauch 6 verbindbar. Ein erster Drucksensor 10 ist über eine Meßleitung 11 mit einer Meßstelle im Bereich der Kupplungselemente 5 verbunden, wobei diese Meßleitung 11 zur Erleichterung bzw. Beibehaltung der bisherigen Handhabung vorteilhaft innerhalb des Druckschlauches 6 verlegt und dadurch gleichzeitig geschützt ist. Ein zweiter Drucksensor 12 ist auf Höhe HO, im Beispiel etwa in Höhe der Ebene der Schienenoberkante oder tiefer, an die Druckrohrleitung 7 angeschlossen und wirkt mit einem Zeitschalter zur zwangsweisen Schließung des Füllventils 9 zusammen. Dieser Drucksensor 12 ist über ein Mehrwegeventil 14 mit der Meßleitung 11 bzw. der Druckleitung 7 verbindbar, so daß die Meßleitung 11 durch eine Schaltung dieses Mehrwegeventils 14 aus der Druckleitung gefüllt werden kann. Der Zeitschalter ist in ein elektrisches Steuergerät 13 integriert, welches den bei geöffnetem und bei geschlossenem Füllventil 9 aus den Drücken P1 und P1.1 ermittelten Differenzwert als Korrekturwert K zum vorgegebenen Sollwert aus dem für den zweiten Drucksensor 12 für die automatische Schließung des Füllventils 9 addiert. Das elektrische Steuergerät 13 kann aus Sicherheitsgründen außerhalb der sogenannten Ex-Zone angeordnet sein. Für die Einleitung des Befüllungsvorganges, für eine manuelle Abschaltung und für eine Justierung der Vorrichtung ist eine Steuersäule 15 mit entsprechenden Schaltelementen am Rande der Grube 8 angeordnet.

In der Zeichnung geben
K den Korrekturwert,
K1 einen systembedingten additiven Korrekturwert,
H die statische Druckhöhe bei der Ermittlung des Korrekturwertes,
HO die Meßbasis,
H1 die Druckhöhe des Behältertiefpunktes über HO,
H2 die Druckhöhe des Behälterinhaltes,
HV den Druckhöhenverlust durch Strömungswiderstände der Behälterinstallation,
P1 die Druckanzeige des Drucksensors 10 an der Meßstelle im Bereich der Kupplungselemente 5 bei offenem Füllventil 9,
P1.1 die Druckanzeige des Drucksensors 10 an der Meßstelle im Bereich der Kupplungselemente 5 bei geschlossenem Füllventil 9 und
P2 die Druckanzeige des Drucksensors 12 an.

Der zu befüllende Transportbehälter 1 wird an den Druckschlauch 6 angeschlossen und das Absperrventil 4 geöffnet. An dem Steuergerät 13 wird der gewünschte Sollwert, zum Beispiel entsprechend der maximalen Füllhöhe oder einer anderen beliebigen Füllhöhe, zur automatischen Beendigung des Füllvorganges mittels eines Potentiometers eingestellt. Mit einem Wahlschalter an der Steuersäule wird die zu verladende Treibstoffart eingestellt. Da die Treibstoffart nur unter besonderen Bedingungen gewechselt wird, ist dieser Schalter zur Vermeidung von Fehlbedienungen vorteilhaft im Steuergerät 13 angeordnet. Der Beladungsvorgang wird durch eine Starttaste an der Steuersäule eingeleitet. Nach dem Beginn der Füllung wird nach einer vorgegebenen Zeit der Druck P1 an der Meßstelle im Bereich der Kupplungselemente 5 durch den zweiten Drucksensor 12 und gleichzeitig der Druck P2 durch den Drucksensor 10 ermittelt. Anschließend erfolgt durch ein Programm in dem Steuergerät 13 eine kurzzeitige Schließung des Füllventils 9 und die Ermittlung des sich dann einstellenden, tatsächlichen Istwerts P1.1. Durch das Programm im Steuergerät 13 wird das Füllventil 9 anschließend wieder geöffnet. Die so ermittelte Differenz der Drücke P1 und P1.1 ergibt den Korrekturwert K für den Druckverlust HV in der Kesselwageninstallation. Zur Berücksichtigung von Änderungen des Vordruckes P2 in der Druckleitung 7, z. B. infolge Zu- oder Abschaltung von parallelen Befüllungen, ist nach einem weiteren Gedanken in Verbindung mit der Erfindung vorgesehen, einen weiteren Korrekturwert K1 in den Rechner des Steuergeräts 13 einzugeben, welcher in Abhängigkeit vom Tankwagensystem und vom Vordruck ermittelt wurde und dem zuvor genannten Korrekturwert K hinzugerechnet wird.

Bei einem besonderen Sicherungssystem werden die beschriebenen Meßvorgänge bei Erreichen von 80, 90 und 95% der Istbefüllung zur Sollbefüllung wiederholt, um dynamische Einflüsse weitestgehend auszuschalten und eine größtmögliche Annäherung an den vorgegebenen Sollwert zu erreichen.

Der Füllvorgang wird automatisch beendet, sobald der eingestellte Sollwert erreicht ist. Während des Füllvorganges wird der Istwert laufend auf einem Tableau der Steuersäule 15 angezeigt. Nach Abschluß des Füllvorganges schließt das Füllventil 9 selbsttätig. Der Füllvorgang kann jederzeit verzögerungsfrei mit einer Stoptaste unterbrochen werden.

Durch einen in das Steuergerät fest eingegebenen Maximalwert kann die Befüllung des Transportbehälters 1 bei Erreichen dieses Wertes sofort unterbrochen werden. Diese maximale Füllhöhe ist durch das Bedienungspersonal nicht veränderbar. Die Abschaltung erfolgt ebenfalls über einen Wahlschalter, so daß dabei die unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Treibstoffarten zu berücksichtigen sind.

Bezugszeichenliste

1 Transportbehälter
2 Schienenfahrgestell
3 Druckrohranschluß
4 Absperrventil
5 Kupplungselemente
6 Druckschlauch
7 Druckrohrleitung
8 Grube
9 Füllventil
10 Drucksensor (P2)
11 Meßleitung
12 Drucksensor (P1)
13 Steuergerät
14 Mehrwegeventil
15 Steuersäule
P2 Anzeige des Drucksensors 10
P1 Anzeige des Drucksensors 12
K Korrekturwert
K1 additiver Korrekturwert
H Statische Druckhöhe bei der Ermittlung des Korrekturwertes
HO Druckhöhe = O (Meßbasis, z. B. Schienenoberkante)
H1 Hydrostatische Druckhöhe des Behältertiefpunkts über HO
H2 Hydrostatische Druckhöhe des Behälterinhalts
HV Druckhöhenverlust durch Strömungswiderstände der Tankinstallation

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung und zur Überfüllsicherung der Befüllung von Transportbehältern, insbesondere von auf Schienen fahrbaren Eisenbahntankwagen, mit Flüssigkeit über einen unten in den Transportbehälter einmündenden Druckrohranschluß mit einem betätigbaren Absperrventil und Kupplungselementen für die Ankupplung komplementärer Kupplungselemente eines Druckschlauches zur Verbindung mit einer unterhalb des Tiefpunkts des Transportbehälters verlegten Druckrohrleitung, wobei Drucksensoren in Abhängigkeit vom Füllstand im Transportbehälter elektrische Schaltimpulse für einen motorischen Antrieb zum Schließen eines Füllventils in der Druckleitung bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß in einer stationären Anordnung ein erster Drucksensor (10) durch eine Meßleitung (11) mit einer in den komplementären Kupplungselementen des Druckschlauches (6) vorgesehenen Meßstelle verbunden, ein zweiter Drucksensor (12) in Höhe des ersten Drucksensors (10) an die Druckrohrleitung (7) angeschlossen und ein Zeitschalter zur zwangsweisen, kurzzeitigen Schließung des Füllventils (9) in der Druckrohrleitung (7) vorgesehen ist und ein elektrisches Steuergerät (13) den bei offenem und bei geschlossenem Füllventil (9) vom ersteren Drucksensor (10) ermittelten Differenzwert (P1, P1.1) als Korrekturwert K zum vorgegebenen Sollwert für die Schließung des Füllventils (9) zu dem vom zweiten Drucksensor 12 ermittelten Druck P1 addiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erstere Drucksensor (10) auf einer Basishöhe unterhalb der Schienenoberkante eines Eisenbahngleises angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitung (11) innerhalb des Druckschlauches (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrohrleitung (7) und die Drucksensoren (10, 12) in einer Grube (8) und das elektrische Steuergerät (13) außerhalb der Ex-Zone angeordnet sind.