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Vorrichtung zur gewichtsmäßigen lnhaltsmessung von Flüssigkeitsbehältern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gewichtsmäßigen Inhaltsmessung von Flüssigkeitsbehältern
mlit einem Membrankörper, an dem der hydrostatische Druck des Behälter inhalts vermittels
einer Waage, Meßdose o. dgl. bestimmt wird. Bei diesen bekannten Einrichtungen w.ird
dann der ermittelte hydrostatische Druck mit dem Behälterquerschnitt vervielfacht,
woraus sich der gewichtsmäßige Inhalt des Behälters ergibt.
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Bei der Verwendung von Membranen oder Federungskörpern aus Metall
kann die für die Inhaltsmessung von Tanks erforderliche Genauigkeit nicht erzielt
werden, da die Federkonstante derartiger Körper im Verhältnis zu den geringen Druckunterschieden
der Flüssigkeitssäule zu groß ist. Membranen aus Gummi oder ähnlichen Stoffen, mit
denen die gewünschte Genauigkeit der Messung erreicht werden kann, werden von dem
Tankinhalt, Öle, Benzin, Benzol, angegriffen, sie müssen daher durch eine Sperrflüssigkeit
gegen die chemische Einw.irkung des Behälterinhalts geschützt werden. Hierbei ergeben
s.ich jedoch Meßfehler, wenn sich die Lage des Berührungsspiegels zwischen den beiden
Flüssigkeiten verändert. Diese Fehler sind abhängig von dem Unterschied der spezifischen
Gewichte der beiden Flüssigkeiten.
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Geringe Änderungen in der Höhenlage der Berührungsfläche ergeben bereits
Fehler, die größer sind als die Meßfehler der Vorrichtung selbst.
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Es ist nun versucht worden, diese Fehler klein zu halten dadurch,
daß die Berührung in einer möglichst großen Fläche stattfindet, damit keine wesentlichen
Veränderungen des Berübrungsspiegels eintreten können. Hierzu
ist
jedoch ein besonderer Behälter mit großem Querschnitt erforderlich, und infolge
der großen Berührungsfläche werden wesentliche Anteile des Tankinhalts weitgehend
verunreinigt. Wird nämlich der Tank entleert und mit einer anderen Flüssigkeit gefüllt,
soentsteht ein erheblicher Verlust, da der Inhalt des besonderen Behälters infolge
seiner Verunreinigung für weitere Verwendung unbrauchbar ist.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden,
indem an die Rohrleitung vom Behälter zum Membrankörper vermittels eines umschaltbaren
Ventils ein Überlaufgefäß angeschlossen ist, dessen Überlaufhöhe dem niedrigsten
Flüssigkeits spiegel im Behälter entspricht. Ist eine Sperrflüssigkeit vorhanden,
so berühren sich Meß-und Sperrflüssigkeit dn dem Teil der Leitung zwischen Umschaltventil
und Membrankörper. Wird letzterer auf den Überlauf geschaltet, so wird die Membran
mit dem hudrostatischen Druck belastet, der dem Nullspiegel im Behälter entspricht.
Die Meßvorrichtung wird diesem Druck entsprechend austariert, so daß sie den Wert
Null anzeigt.
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Jede Veränderung des Berührungsspiegels wird dadurch aus dem Meßvorgang
ausgeschaltet, da seine Höhenlage für Überlauf und Tank die gleiche ist.
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Diese Tarierung des Meßgerätes kann jederzeit, auch bei gefülltem
Tank vorgenommen werden. Dies ist besonders wichtig, wenn nach längerer Pause wieder
gemessen wird, so daß inzwischen Veränderungen in der Meßeinrichtung eingetreten
sein können. Der Überlauf wird geprüft und, wenn erforderlich, durch Umschalten
des Ventils nachgefüllt.
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Bei jeder Messung ist durch das vorherige Tarieren die Gewißheit gegeben,
daß die Ausgangshöhe der Messung immer dieselbe ist, also absolute Werte bestimmt
werden. Auch Veränderungen der übrigen Meßeinrichtung, also der Membran, der Waage
bzw. Meßdose, werden durch den Tariervorgang erfaßt.
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Wird die Meßeinrichtung nicht benutzt, so wird der Membrankörper mittels
des Ventils auf den Überlauf geschaltet. Die Membran ist dann nur mit einem geringen
Druck belastet und wird infolgedessen geschont.
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Zum Entleeren der Meßleitung ist unterhalb des Umschaltventils ein-Ablaßventil
vorgesehen; Sperr- und Meßflüssigkeit berühren sich in dem Leitungsstück zwischen
beiden Ventilen. Die Meßflüssigkeit oberhalb des Umschaltventils wird unter Abschluß
des zur Membran führenden Stranges entleert, jede Verunreinigung rist dabei ausgeschlossen.
Nur die Füllung des kurzen Leitungsstückes zwischen den beiden Ventilen geht als
Mi-schung verloren. Durch Nachfüllung mit etwas Sperrflüssigkeit kann der Behälter
mit der Meßeinrichtung ohne weiteres für eine andere Meßflüssigkeit verwendet werden.
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Sämtliche Teile, die zum Tarieren und Messen dienen, befinden sich
in einem gemein-- samen Bauteil, so daß sämtliche Arbeitsgänge an einer Stelle durchgeführt
werden.
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-Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt; es zeigt
Abb. I den Aufbau der Meßanlage, Abb. 2 die Schaltung desselben Membrankörpers auf
mehrere Behälter, Abb. 3 die Meßvorrichtung mit zwei Lastausgleichvorrichtungen,
von denen die eine zum Bestimmen des hydrostatischen Druckes und die andere zum
unmittelbaren Feststellen des Tankinhalts dient.
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Der Behälter I, dessen Inhalt gewichtsmäßig ermittelt werden soll,
ist durch die Rohrleitung 2, 3, 4 mit dem Membrankörper 5 verbunden. Das Rohr 2
wird zweckmäBig bis zur Mitte des Behälters I fortgeführt, damit durch die Nilessung
der hydrostatische Druck entsprechend der mittleren Dichte erfaßt wird.
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Dadurch werden Fehlmessungen infolge einer durch Sonnenbestrahlung,
Wind oder Regen hervorgerufenen veränderten Dichte der Randgebiete vermieden.
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Der ortsfeste Teil des Membrankörpers 5 ist mit einem beweglichen
Teil 6 durch die ringförmige Membran 7 elastisch dichtend verbunden. Der bewegliche
Teil 6 steht durch eine Zugstange 8 über eine Übersetzung g mit einer Lastausgleichvorrichtung
beispielsweise mit einer Laufgewichtswaage 10 in Verbindung, so daß mit letzterer
der Druck, den die Membran 6 erhält, ausgewogen werden kann.
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Derartige Anordnungen sind bekannt.
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In der Rohrleitung ist ein Dreiweghahn II vorgesehen, von dem eine
Abzweigung 12 zu einem Überlaufgefäß I3 führt. Die Xberlaufhöhe ist in gleicher
Höhe mit der geringsten Füllung des Behälters I in der Ebene a-a angeordnet. Die
Rohrleitung 2 ist unmittelbar unterhalb des Nullspiegels a-a in den Behält ter I
eingeführt, so daß unterhalb dieses Rohrstückes der gewölbte Tankboden als Schlammfang
verbleibt.
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In der Zeichnung ist das Umschaltventil 11 auf Messen eingestellt.
Durch Drehen um I80° wird die Stellung Füllen erreicht. Dabei ist auf genügende
Drosselung dieses Ventiles zu achten, da sonst zuviel Meßfiüssigheizt in das Überlaufgefäß
I3 gelangt. Während des Füllens des Behälters I ist also die zum Membrankörper 5
führende Leitung 3, 4 durch das Ventil 11 abgeschlossen. Das Gefäß I3 liegt mit
seinem oberen Rand etwas höher als die Überlaufebene a-a, die durch Ausschnitte
in der Gefäßwandung dargestellt wird. Die überstehenden Wandteile bewirken
eine
Dämpfung beim Überlaufen, so daß beim stoßweisen Eintritt der Flüssigkeit ein Überschießen
vermieden wird. Bei richtiger Uberlaufhöhe findet ein allmähliches, gleichmäßiges
Abfließen des Meßgutes statt.
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Durch eine Drehung des Ventils II um 90 im Uhrzeigersinn, ausgehend
von der in Abb. 1 gezeichneten Stellung Messen, ergibt sich die Stellung Tarieren.
Dabei wird der bewegliche Teil 6 des Membrankörpers 5 nur durch eine Druckhöhe entsprechend
dem Nullspiegel a-a belastet; für diese Belastung wird die Waage auf Null eintariert.
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Der richtige Stand der Meßflüssigkeit am Überlauf 13 kann direkt
oder indirekt abgelesen werden. Im ersteren Fall besitzt das das Überlaufgefäß 13
umgebende Schutzgefäß I3a hierzu Schaugläser I3b. Die übergelaufene Flüssigkeit
kann über einen Ablauf oder ein Ablaufventil I3e entfernt werden.
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Liegt der BehälterI sehr tief, so wird auf dein tlberlaufbehälter
I3 zweckmäßig ein Schwimmer angeordnet, der mit einer in Augenhöhe liegenden Anzeigevorrichtung
verbunden ist. Dieser Schwimmer erhält zweckmäßig eine große Grundfläche, damit
die Unterschiede der Eintauchtiefe bei verschiedenartigen Flüssigkeiten gering bleiben.
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Unterhalb des Rohrstückes 3 liegt ein Ablaßventil 14. Meß- und Sperrflüssigkeit
berühren sich beispielsweise in der Horizontalebene b-b. Der Durchmesser des Leitungsstückes
3 ist dabei so weit vergrößert, daß bei einer etwaigen Verformung der Membran 7
infolge höheren Druckes die Höhe des Berührungsspiegels b-b sich nur unwesentllich
verändert. Soll der Behälter 1 vollständig entleert und zur Aufnahme einer anderen
-Flüssigkeit vorbereitet werden, so wird vorerst die Leitung 2 durch den Ablaßhahn
15 entleert. Hierbei steht das Ventil II auf Tarieren, so daß beim Entleeren keine
Teile der Sperrflüssigkeit mitgerissen werden können. Ist der Flüssigkeitsspiegel
im Behälter genügend abgesunken, so wird das Ventil II auf Füllen mugeschaltet und
damit der Über lauf 13 ebenfalls unter Abschluß von der Sperrflüssigkeit entleert.
Schließlich wird der Inhalt des Leitungsstückes 3 durch Umschalten des Ablaßventils
I4 abgelassen. Diese Mischung aus beiden Flüssigkeiten geht für weitere Verwendung
verloren. Infolge des geringen Durchmessers und der kleinen Länge des Leitungsstückes
3 ist diese Flüssigkeitsmenge jedoch unbedeutend.
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Ist die Anlage bis zum Ablaßventil 14 gereinigt und somit zur Aufnahme
einer anderen Flüssigkeit bereit, so wird etwas Sperrflüssigkeit vermittels des
Füllgefäßes I6 nachgefüllt. Durch Öffnen des Ventils I7 steigt der Spiegel der Sperrflüss,igkeit
im Rohrstück 3, es ist dabei nicht erforderlich, daß die vorherige Höhe wieder erreicht
wird; der Vorrat- an Sperrflüssigkeit im Gefäß r6 reicht also für mehrere Nachfüllungen.
Nun kann der Behälter mit den Leitungen 2, 3 und 12 sowie dem Überlauf mit der neuen
Meßflüssigkeit gefüllt werden, und nach E-intarieren der Waage 10 entsprechend der
Überlaufhöhe ist die Anlage wieder meßbereit.
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Soll eine einzige Meßanlage für mehrere Flüssigkeitsbebälter verwendet
werden, so werden die Überlaufgefäße gemäß Abb. 2geschaltet. Von den Behältern führen
die Leitungen Is und 19 zum Membrankörper 20. In den Leitungen Ig, 19 befinden sich
die Umschaltventile 21, 22 mit den angeschlossenen Überlaufgefäßen 23, 24. Entsprechend
der Höhenlagen der Behälter können die Überläufe 23, 24 in verschiedener Höhe liegen.
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Bevor die Leitungen 18, 19 sich zur gemeinsamen Leitung 25 vereinigen,
sind Abschlußventile 26, 27 eingebaut, so daß wechselweise auf den einen oder anderen
Behälter umgeschaltet werden kann. Wird eine Sperrflüssigkeit verwendet, so liegen
die Berührungsspiegel zwischen dieser und den Meßflüssigkeiten in den Leitungsstücken
21, 26 bzw. 22, 27. Mit Hilfe der Überlaufgefäße 23, 24 kann somit die Meßeinrichtung
jeweils auf den Nullspiegel des zu messenden Behälters eintariert werden. In jede
Rohrleitung können Ablaßventil sowie Füllgefäß für die Sperrflüssigkeit, wie oben
beschrieben, eingebaut werden. Selbstverständlich ist auch der Anschluß noch weiterer
Behälter in gleicher Ausführung möglich.
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- -- Zweckmäßig wird die Meßeinrichtung, bei--spielsweise die Laufgewichtswaage
I0, zum Ablesen der hydrostatischen Druckhöhe eingerichtet. Der Meßwert muß dann
mit dem Querschnitt des Behälters I vervielfacht werden, um den gewichtsmäßigen
Inhalt zu bestimmen. Soll die Meßeinrichtung außer der Anzeige des hydrostatischen
Druckes direkt den Inhalt des Behälters ergeben, so werden zwei Meßvorrichtungen
gemäß Abb. 3 geschaltet. Die beiden dort dargestellten Laufgewichtswaagen 28 bzw.
29 zur Ermittlung des hydrostatischen Druckes bzw. des Gewichts sind durch den Verbundhebel
30 gekuppelt. Die Zugstange 3I führt, zweckmäßig unter Zwischenschaltung von Übersetzungen.
zum Membrankörper.
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Die Meßeinrichtung zum Bestimmen des hydrostatischen Druckes wird
zweckmäßig an einem Standrohr entsprechend der Druckhöhe von Wasser genau einjustiert.
Die zur Errechnung des Behälterinhalts erforderliche Konstante, also der Behälterquerschnitt,
kann erst am Behälter selbst mit genügender Ge--. nauigkeit bestimmt werden. Ist
also eine
zweite Meßvorrichtung 29 zum unmittelbaren Ablesen des
Inhalts vorgesehen, so kann diese erst geprüft bzw. justiert werden, wenn die andere
Einrichtung 28 bereits genau justiert ist. Bei der gezeigten Schaltung ist ein nachträgliches
Justieren der Meßeinrichtung 29 möglich, ohne daß dadurch die Anzeigegenauigkeit
der bereits justierten Vorrichtung 28 berührt wird. Ergeben sich entsprechend der
genauen Bestimmung des Behälterquerschnittes Unstimmigkeiten, so können diese beispielsweise
durch Nachschleifen der Lastschneide 32 oder Verändern des Laufgewichts 33 behoben
werden, ohne daß die andere Meßvorrichtung 28 dadurch berührt wird.