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Verfahren zur Inhaltsanzeige der Flüssigkeitsfüllung in einem geschlossenen
Behälter, insbesondere für verflüssigte Gase Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Inhaltsanzeige der Flüssigkeitsfüllung in geschlossenen Behältern und besteht
im wesentlichen darin, daß die Flüssigkeitsentnahme aus dem Bodenraum des Behälters
über einen am Kopfe des Behälters bzw. im Bereiche des höchsten Flüssigkeitsstandes
bei gefülltem Behälter angeordneten Entnahmeraum erfolgt und der Druckunterschied
zwischen dem Dampf- bzw. Gasraum des Behälters und dein Entnahmeraum am Kopfe des
Behälters zur Anzeige des Flüssigkeitsinhaltes benutzt wird.
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Bei geschlossenen Flüssigkeitsbehältern für verflüssigte Gase (flüssiger
Sauerstoff, Propan o. dgl.) oder auch bei Behältern mit Flüssigkeiten, die unter
Druck stehen oder aus denen die Flüssigkeit mit Unterdruck herausgesaugt wird, bestehen
im allgemeinen große Schwierigkeiten, den Inhalt festzustellen, denn die Schaugläser
nach Art der Wasserstandsgläser bei Dampfkesseln usw. sind bei den üblichen Transportbehältern
für verflüssigte Gase (Stahlflaschen) und Behälter für flüssigen Brennstoff (Treibstoffbehälter
für Kraftfahrzeuge usw.) im allgemeinen nicht anwendbar. Ferner ist die übliche
Inhaltsbestimmung durch Bestimmung der Bruttogewichte recht umständlich und zudem
wegen des im allgemeinen hohen Taragewichtes der Behälter im Verhältnis zu dem Nettogewicht
der verflüssigten Gase bzw. der Flüssigkeiten sehr ungenau. Diese Übelstände werden
bei der Erfindung dadurch behoben, daß die Entnahme der Flüssigkeit mittels eines
bis auf den Boden führenden Entnahmerohres aus dem Bodenraum erfolgt und daß die
Flüssigkeit zunächst in einen am Kopfe des Behälters bzw. im Bereiche des Flüssigkeitsspiegels
im Behälter bei gefülltem Zustand befindlichen Zwischenraum gelangt. In diesem Zwischenraum
herrscht dann ein Druck, der dem Dampf- bzw. Gasdruck im Behälter, vermindert um
die Flüssigkeitssäule zwischen dem jeweiligen Flüssigkeitsspiegel im Behälterraum
und im Zwischenraum, entspricht. Der. sich so ergebende Druckunterschied stellt
ein unmittelbares Maß für den jeweiligen Entleerungszustand des Behälters dar und
kann durch entsprechende Druckmeßinstrumente (z. B. Flüssigkeitsmanometer) außen
an beliebiger Stelle sichtbar gemacht werden.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Flüssigkeitsstand von schwer
verflüssigbaren Gasen (z. B. Sauerstoff) mittels Flüssigkeitsmanometer anzuzeigen,
wobei der eine Manometerschenkel gleichfalls mit dem Dampfraum über den verflüssigten
Gasen in Verbindung steht, während der andere Schenkel mit einem in die Flüssigkeit
ragenden: Rohr verbunden ist. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung wird jedoch
in diesem Rohr das verflüssigte Gas verdampft, so daß die Flüssigkeit aus dem Rohr
bis an die untere
Mündung verdrängt wird. Dadurch wird- in diesem
in die Flüssigkeit ragenden Rohr ein Überdruck von der Größe der Flüssigkeitshöhe
im Behälter erzeugt. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur Aufrechterhaltung
dieses Überdruckes durch dauernde Nachverdampfung künstlich Wärme zuzuführen, z.
B. mittels eines im Rohr angeordneten Kupferstabes. Diese bekannte Einrichtung eignet
sich also nur für verflüssigte Gase bzw. tiefsiedende Flüssigkeiten, die bei einer
weit unter der Umgehungstemperatur liegenden Temperatur aufbewahrt werden.
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Diesem Bekannten gegenüber weist die Erfindung den Vorteil auf, daß
der Druckunterschied zwischen dem Dampf- bzw. Gasraum über der Flüssigkeitsfüllung
und dem über der auf gleichbleibender Höhenlage verbleibenden Entnahmestelle zur
Inhaltsanzeige benutzt wird, wobei einmal diese Einrichtung nicht auf verflüssigte
Gase beschränkt bleibt und ferner bei solchen eine Wärmeeinströmung nicht erforderlich
wird.
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Die Erfindung sei 'an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser
ist in Abb. i eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes in Verbindung
mit einer besonderen druckabhängigen Entnahmevorrichtung eines Dampfflüssigkeitsgemisches'
dargestellt. Abb.2 zeigt einen für diese Zwecke hergerichteten Flaschenventilkopf
und Abb. 2 a eine geänderte Ausführung dieses in größerem Maßstabe, Abb. 3 und 4
schließlich zwei Ausführungsformen .zwecks Erzielung besonders anschaulicher und
zuverlässiger Anzeigen.
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In Abb. i ist ein Druckbehälter für verflüssigte Gase mit einer Entnahmevorrichtung
angedeutet, bei der in bekannter Weise ein vom Dampfdruck gesteuertes Ventil drosselnd
Dampf. aus dem Behälter in einen gemeinsamen Entnahmeraum ausströmen läßt, in den
gleichzeitig auch durch eine besondere Leitung aus dem Bodenraum flüssiges Gas ausströmt.
In dieser Zeichnung bedeufet a den zweckmäßig wärmeisoliert ausgeführten Behälter,
b einen Schaltraum, in den während des Betriebes aus dem Dampfraum des Behälters
über das druckgesteuerte Drosselventil c verdampftes Gas und durch ein Entnahmerohr
d, das mit seiner unteren Mündung bis auf den Boden des-Behälters reicht, verflüssigtes
Gas gelangt. Das Entnahmerohr d ist während der Entnahme in der Regel mit dem verflüssigten
Gas gefüllt, und es herrscht demzufolge in dem Schaltraum b .ein Druck, der dem
Drück im Dämpfraum -des Behälters a, vermindert um die Flüssigkeitssäule
h
zwischen dem Spiegel im Behälter. und dem oberen Mündungsquerschnitt des.Entnahmerohres
d, entspricht. Der sich so ergebende Druckunterschied zwischen diesen beiden Räumen
wird auf die Schenkel eines Differentialmanometers e geleitet und kann hier direkt
abgelesen werden. Da die Druckdifferenz proportional mit dem Sinken des Flüssigkeitsspiegels
im Behälter steigt, so gestattet das Differentialmanometer eine direkte Ablesung
des Entleerungszustandes. Die hier angedeutete Ausführungsform würde allerdings
bei voller Füllung - entsprechend der Lage des oberen Mündungsquerschnittes des
Entnahmerohres d über dem Spiegel - von vornherein einen Druckunterschied aufweisen,
und es müßte bei dieser sich so ergebenden Marke der to-Punkt festgelegt werden.
Man wird daher diese Einrichtung zweckmäßiger in der weiter unten in bezug auf Abb.
3 und 4 erläuterten Weise durchführen.
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Als Meßflüssigkeit wird man für größere Behälter Quecksilber wählen,
da' i m Propan vorn spez. Gewicht o,536 einer Quecksilbersäule von iooo rund 4o
mm entspricht, welche
mit genügender Genauigkeit den Entleerungszustand zu beurteilen gestattet. Handelt
es sich jedoch um niedrigere Flüssigkeitshöhen, wie z. B. bei Brennstoffbehältern
für Kraftfahrzeuge, bei Beleuchtungskörpern mit angebautem Behälter für den flüssigen
Brennstoff o. dgl., so wird man eine entsprechend leichtere Flüssigkeit als Meßflüssigkeit
wählen, beispielsweise Glycerin, wobei sich bei einer Gesamtflüssigkeitssäule von
etwa ioo mm bei einem spez. Gewicht des Glycerins von 1,26 und bei der gleichen
Flüssigkeit wie oben (Propan) eine Glycerinhöhe von i oo
ergibt.
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In Abb. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel angedeutet, bei dem
ein normaler Ventilkopf einer Flasche für den Anbau eines erfindungsgemäßen' Inhaltsanzeigers
hergerichtet ist. Es bezeichnen hier wieder d und d die gleichen Teile wie in Abb.
i, f einen Ventilkopf beliebiger Konstruktion. In diesem ist durch entsprechende
Bohrungen ein Kanal g angeordnet, der von dem Dampfraum der Flasche a zu dem einen
Meßflüssigkeitsspiegel L führt. Hier ist ein Ivießflüssigkeitsbehälter l von größerem
Querschnitt angedeutet, an den sich sodann das Flüssigkeitsstandrohr h anschließt.
Hierbei wirkt sich also die gesamte Anzeigeflüssigkeitssäule in einer Säule aus
und gestattet so eine bessere Ablesung. Oberhalb des Entnahmeanschlusses k, also
in einem im allgemeinen mit dem Flüssigkeitsdampf erfüllten Raum, schließt der Kanal
i nach dem anderen Manometerschenkel an. -Das Entnahmerohr d schließt an den Ventilkörper
f unterhalb des Ventils an.
Die in Abb.2 dargestellte vereinfachte
Ausführungsmöglichkeit der Erfindung an Hand einfacher Ventilköpfe setzt voraus,
daß bei Gebrauch durch das Ventil keine merkbare Drosselung stattfindet; es muß
also im allgemeinen während der Ablesung voll geöffnet sein. Bei geschlossenem Ventil
muß hier f gegen das Flüssigkeitsmanometer - zum mindesten an einer Seite - abgesperrt
sein, da sonst eine Umgangsverbindung zwischen dem Flascheninnern über dieses Flüssigkeitsmanometer
mit dem Entleerungsanschluß h bestehen würde, durch die die Sperrflüssigkeit hinausgeschleudert
wüide und der Flascheninhalt sich entleeren könnte. Diese erforderlichen Absperrorgane
für das Differentialmanometer sind in der Zeichnung der einfacheren Darstellung
halber nicht angedeutet.
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In Abb. 2 a ist eine dahin abweichende Ausführung des Ventilkopfes
nach Abb. 2 angedeutet, daß hier durch das Ventil nicht der von* dem Behälter kommende
Kanal, sondern der vom Ventilraum zur Verbrauchsleitung führende Kanal abgesperrt
wird. Hierdurch wird also erreicht,. daß in dem Ventilraum stets nur der Druck im
Behälter, vermindert um den(Druck der Flüssigkeitssäule im Entnahmerohr, herrscht,
und es werden mithin die Nachteile gegenüber der Ausführung nach Abb. 2 vermieden.
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In gleicher Weise werden diese Unvollkommenheiten 'bei einer Ausführung
nach Abb. 3 vermieden. Hier ist der für den Gegenschenkel des Differentialmanometers
anzuordnende Zwischenraum m ebenfalls vor das Absperrventil n geschaltet und so
angeordnet, daß er in den oberen Behälter bzw. Flaschenraum so weit hineinragt,
daß er bei gefülltem Behälter in die Flüssigkeitsfüllung noch hineintaucht. Das
Entnahmerohr d mündet wieder in diesem Zwischenraum m. Ferner mündet in diesem Zwischenraum
ein weiteres Rohr o, welches zum Ventil n führt und so weit in den Zwischenraum
hineinragt, daß der untere Mündungsquerschnitt gerade in der Höhenlage des Spiegels
im Behälter a bei voller Füllung endet. Dieser Mündungsquerschnitt ist maßgebend
für den Spiegel im Zwischenbehälter in, da bei der Entnahme die Flüssigkeit so lange
in den Zwischenraum m eintritt, bis dort der Flüssigkeitsspiegel die untere Mündung
des Ventilrohres o erreicht. Dadurch wird der Gasraum in m gegen die anderen Gasräume
abgesperrt, so daß der Spiegel in m nicht weiter über die durch die untere Mündungsöffnung
des Ventilrohres o bedingte Höhenlage hinaus anwachsen kann. Nach Maßgabe des weiteren
Verbrauches bzw. Sinkens des Spiegels in a wird im gleichen Sinne die Flüssigkeitssäule
im Flüssigkeitsmanometer ' e verschoben, wodurch aus dem einen Manometerschenkel
eine entsprechende Menge Dampf bzw. Gas nach dem Raum m hin verdrängt wird, aus
dem sie über die untere Mündung des Ventilrohres o mit der Flüssigkeit entweicht.
Die Stabilität der Spiegellage in m wird hierbei also in keiner Weise beeinträchtigt.
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Eine andere Möglichkeit, den Druck im Zwischenraum m genau zu halten,
wird in der Abb. 4 veranschaulicht. Sie besteht darin, den Zwischenraum tiefer zu
verlegen und das Entnahmerohr d in diesem so hoch als Überlaufrohr hochzuführen,
daß der obere Mündungs- bzw. Überlaufquerschnitt dieses Entnahmerohres d der Spiegellage
im Behälter a in gefülltem Zustand entspricht. Ferner wird das die Spiegellage im
Zwischenraum bedingende Ventilrohr o tiefer herabgeführt, so daß der Spiegel in
diesem Zwischenrohr tiefer zu liegen kommt als, der Überlaufquerschnitt des Entnahmerohres
d. -Sollte nach längerer Betriebspause ein Druckausgleich zwischen dem Dampf- bzw.
Gasraum im Behälter- und dem Zwischendampfraum (b, m) stattgefunden haben
und nun der Inhalt festgestellt werden, so braucht nur für einen kurzen Moment eine
kleine Gasmenge, die dem Inhalt des Entnahmerohres d oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
im Behälter entspricht, abgelassen zu werden, um deri für die Inhaltsbestimmung
erforderlichen Druckunterschied zu erhalten. In dem vorstehenden Beispiel ist besonders
der Fall behandelt, daß es sich um verflüssigte Gase in Druckbehältnissen handelt.
Natürlich kann diese Inhaltsbestimmung auch für beliebige andere Flüssigkeiten in
Behältern angewandt werden, wobei es gleichgültig ist, ob diese unter dem Druck
von Druckluft stehen, durch den die Flüssigkeit hinausgedrückt wird, oder ob die
Flüssigkeit im Behälter selbst unter äußerem Atmosphären- oder gar Unterdruck steht
und die Flüssigkeit aus dem Behälter herausgesaugt wird.