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Meßvorrichtung zur Feststellung des Gewichtsinhaltes von größeren
Flüssigkeitsbehältern, z. B. Tanks od. dgl.
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Zusatz zum Patent 654 350 Bei - Tanlanlagen ist es. erforderlich,
den Quecksilberspiegel des z. B.. entsprechend der Patentschrift 594 331 zur Gewichtsermittlung
des Tanlinhaltes dienenden, am Tank auge schlossenen U-Rohres so genau wie nur möglich
zur Erzielung der Gleichgewichtslage zwischen der auf das U-Rohr einwirkenden Tankflüssigkeit
und Preßluft einzustellen.
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Ein Einfluß der Temperatur kann bereits zu erheblichen Fehlern führen.
Deshalb ist es bereits vorgeschlagen worden, die jeweilige Lage des Quecksilberspiegels
clulrch Kontakte und hierdurch betätigte Ventile zu fixieren (vgl. Patentschrift
639 967, Fig. 2).
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Ferner ist es im Apparatebau bekannt, im Bedarfsfall die einzelnen
Ventile elektrisch auszubilden und sie erforderlichenfalls von einer Zentrale aus
einzuschalten. Im vorliegenden Fall handelt es sich um die Anwenr dung einer derartigen
Schaltung bei einem Inhaltsmesser gemäß dem Patent 654350 mittels eines am Tank
angeschlossenen U-Rohres und mit diesem zur Quecksilberzufuhr verbundenen Verdrängers,
aus welchem
das Ouecksilber mittels Preßluft zum U-Rohr gefördert
wird, um beim Eintritt der Nullage selbsttätig abgesperrt zu werden.
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Durch die elektrische Ausbildung der einzelnen Ventile und ihre Einschaltung
von einer Zentrale aus wird eine wesentliche Vereinfachung in der Bedienung des
Inhaltsmessers und eine erheblich größere Genauigkeit in der Ermittlung des Gewichtsinhaltes
von größeren Flüssigkeitsbehältern, z. B. von Tanks od. dgl., erzielt, als dies
mit den bisher bekannten ÄIeßvorrichtungen für solche Behälter möglich war.
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Die mit der Erfindung vorgeschlagene Verlsserung der Meßvorrichtung
gemäß dem Patent 654 350 besteht im wesentlichen darin, daß bei Ausbildung sämtlicher
für den Ein- und Auslaß der Tankflüssigkeit und der Preßluft in oder aus dem U-Rohr
bzw. dem Verdränger bestimmten Ventile als selbsttätig arbeitende Abschlußorgane
für sämtliche Ventile ein gemeinsamer Schalter vorgesehen ist, der nacheinander
die Einstellung der Nullage, die Einschaltung des herrschenden Flüssigkeitsdruckes
und die Wiederrüclführung in die Nullage mittels der Preßluft selbsttätig bewirkt.
Die für größere Flüssigkeitsbehälter, Tanks od. dgl. bestimmte Meßvorrichtung gemäß
der Erfindung ist also vollautomatisch und somit vom Auge und der Handhabung der
Bedienungsperson rollkommen unabhängig, so daß verschiedene. wenn auch nur wenige
zehntel Millimeter voneinander abweichende Nullagen bei einem Meßvorrang, wie sie
bei Einstellung der Nulllagen von Hand unvermeidlich sind, aus; geschlossen erscheinen.
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Die Meßvorrichtuug gemäß der Erfindung wird vorteilhaft in der Weise
ausgebildet, daß der gemeinsame Schalter als Drehschalter mit drei Schaltstellungen
ausgebildet ist, die mit den Magnetspulen der Ventile in der erforderlichen Weise
elektrisch verbunden sind oder diese Verbindungen unterbrechen.
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In der Zeichnung ist in Abb. I ein Ausführungsbeispiel der den Gegenstand
der Erfindung bildenden Meßvorrichtung in schematischer Weise dargestellt, wobei
zwecks größerer Übersichtlichkeit die verschiedenen, durch den Schalter 36 zu öffnenden
und schließenden Stromkreise, an svelche die bierbei zu öffnenden oder abzusperrenden
Ventile angeschlossen sind, nicht besonders dargestellt worden sind.
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Die Abb. 2, 3 und 4 veranschaulichen schematisch das Schallsignal
34, die Batterie 35 und den Schalter 36, welche Teile, wie nachstehend beschrieben,
mittels der Ane schlüsse 37 in die entsprechenden Stromkreise eingeschaltet sind.
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Nahe am Boden des Tanks I ist das Rohr 2 angebracht, das mit einem
Absperrscb ieber (nicht dargestellt) und Regulierventil 3 versehen ist, um bei geöffnetem
Schieber den Übertritt der Tankflüssigkelt zum U-Rohr 6 nach Belieben regulieren
zu können. Hinter dem Regulierventil 3 ist zwecks größerer Betriebssicherheit der
Meßvorrichtung ein Elektroventil 4 angeordnet, das derart in einen elektrischen
Stromkreis eingeschaltet ist, daß die Öffnung des Ventils und der Übertritt der
Tankflüssigkeit in das U-Rohr nur durch Einstellung des Schalters 36, also nur während
der Messung durch die Bedienungsperson stattfinden kann. Ferner ist in dem Stromkreis
des Elektroventils 4 der Kontakt 32 im unteren linken U-Rohr-Schenkel oder der Kontakt
38 im oberen rechten U-Rolr-Schenkel in der Weise eingeschaltet, daß bei Senkung
des Quecksilbers unter den Kontakt 32 oder bei Berührung des Kontakts 38 durch das
Quecksilber der Stromkreis unterbrechen bzw. abgeschaltet und dadurch das Ventil
4 gesperrt und somit auch der Übertritt des Quecksilbers in die Preßluftleitung
19 verhindert wird. der eventuell durch Unachtsamkeit der Bedienungsperson, z. B.
durch plötzliches volles Öffnen des Regulierventils 3, eintreten könnte. Der linke
Anschlußstutzen 8 des U-Rohres ist mit einer verschließbaren Öffnung 5 versehen,
deren Austrittsmündung die ATullage.7\7-ART des Tankinhaltes darstellt, die auf
den rechten U-Rohr-Schenkel übertragen wird und von welcher aus die jeweiligen Flüssigkeitsdrücke
des Tanks mit der vorliegenden Meßvorrichtung ermittelt werden. Die Öffnung 5 dient
auch gleichzeitig zum Herauslassen etwaiger, im linken U-Rohr-Schenkel in der Tankfiüssigkeit
befindlicher Luftbläschen und wird durch das Elektroventil 7 geschlossen und geöffnet.
Zur Erreichung größerer Genauigkeit der auf den rechten U-Rohr-Schenkel zu übertragenden
Nullage kann der linke U-Rohr-Scllenkel im Durchmesser etwas größer sein. Beide
Schenkel sind aus Glas und an einem Kanal Io des Verbindungskörpers 9 angeschlossen,
der mit einem Hahn 1 1 zum Füllen und Entleeren des U-Rohres vom Quecksilber zwecks
Reinigung beider Teile versehen ist. Der Kanal 10 steht ferner mit dem Quecksilber
enthaltenden Verdrängergefäß 15 in Verbindung, die durch den Absperrhahn I2 von
Hand hergestellt oder unterbrochen wird.
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Die zur Einstellung der Nullage im rechten U-Rohr-Schenkel erforderliche
Ouecksilberzufuhr aus dem Verdrängergefäß I5 erfolgt mittels Preßluft, die vom Behälter
20 durch Leitung IS und das elektrisch gesteuerte Einlaßventil I6 zuströmt und das
Quecksilber bei offenem Hahn I2 aus dem Verdränger so lange in das U-Rohr ó drückt,
bis es die feststehende
Elektrode 31 berührt, wodurch, wie später
beschrieben wird, im gleichen Augenblick das Ventil I6 gesperrt wird, die Sirgnallampe
33 aufleuchtet und das Schailsignal 34 ertönt, um die Bedienungsperson gleichzeitig
auf das sofortige Schließen des Absperrhahnes 12 aufmerksam zu machen. Der Austritt
der Preßluft aus dem Verdrängergefäß I5 ins Freie erfolgt durch das Elektroventil
17, das, wenn es demselben Stromkreis wie das Ventil in angehört und letzteres unter
Strom geöffnet wird, im Gegensatz hierzu durch den Strom geschlossen gehalten wird.
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An dem rechten Anschlußstutzen 8 ist die mit dem Behälter 20 verbundene
Preßluftleitung 19 angeschlossen, deren anderer Abzweig zum Präzisionsinanometer
28 führt, welches am anderen Ende durch Rohrleitung 29 und Hahn 30 mit dem Luftraum
des Tanks I verbunden ist, um einen etwa vorhandenen, auf die Flüssigkeit wirkenden
Gasdruck bei der Messung des Flüssigkeitsdruckes am Manometer 28 gleich in Abzug
zu bringen. Der Preßluftbehälter 20 wird durch die Han;dpumpe z2 aufgefüllt. und
ist zum Anzeigen des erforderlichen Druckes mit einem einfachen Kontrollmanometer
21 ausgerüstet. In der Preßluftleitunig Ig sind das Einlaßventil 23 und Auslaßventil
24 vorgesehen, die ebenfalls elektrisch betätigt werden, wobei z. B. Ventil 23 durch
den Strom geöffnet und Ventil 24 geschlossen wird oder umgekehrt, wenn beide Ventile
im gleichen Stromkreis liegen. Das Ventil 24 hat den Zweck, die Preßluft aus der
Leitung 12 nur allmählich entweichen zu lassen, damit das Quecksilber im rechten
U-Rohr-Schenkel nur langsam anisteigt und das Ventil 24 genau im Augenblick der
Berührung der Elektrode 3I durch den ansteigenden Quecksilberspiegel infolge des
sich hierbei schlie-ßenden; Stromkreises abgesperrt wird. Dieser Stromkreis muß
natürlich ein anderer sein als der vorhergehende, durch den das Ventil 24 eblenfalls
geschlossen gehalten und das Ventil 23 geöffnet wurde, da ja jetzt auch Ventil 23
geschlossen sein muß, um den Zutritt neuer Preßluft zu verhindern. Das Auslaßventil
24 öffnet sich nach einem mit einer Drosselvorrichtung 26 versehenen Behälter 27,
der die Aufgabe hat, die Schwingungen in der während der Messung allmählich entweichenden
Luftmasse nach Möglichkeit zu dämpfen oder ganz zu vermeiden, während durch die
Drosselung das Entweichen der Preßluft verzögert werden soll, um dadurch ein möglichst
ruhiges und langsames Ansteigen des Quecksilbers zu erzielen. An dem Luftbehälter
27 ist noch ein elektrisches Auslaßventil 25 angebracht, das während des Meßvorganges,
d. h. während des bis zur Berührung der Elektrode 3I allmählich erfolgenden Austritts
der Preßluft durch das Ventil 24 geschlossen bleibt und erst nach Beendigung der
Messung geöffnet wird, um eine rasche Entleerung der Preßluft aus der Leitung 19
herbeizuführen.
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Die Signallampe 33 ist derart eingeschaltet, daß sie bei jeder Berührung
der im rechten U-Rohr-Schenkel ansteigenden Quecksilberkuppe mit der Elektrodenspitze
3I, also beim Eintritt jeder Nullage. durch den hierbei geschlossenen Stromkreis
aufleuchtet und bei Unterbtechung dieses Stromkreises durch Trennung des sinkenden
Quecksilbers von der Elektrode erlischt. In dem gleichen Stromkreis ist das Schallsignal
34 eingeschaltet, das auch in der Weise angeschlossen sein kann, daß es während
der Nulleinstellung bei offenem Absperrhahn 12 so lange ertönt, bis die Nullage
eintritt und der Hahn geschlossen und dadurch der Stromkreis unterbrochen wird.
Der Absperrhahn 12 ist. zu diesem Zweck mit einem Kontakt 13 versehen, der bei offenem
Hahn den Kontakt 14 des Strom-Irreises der Signallampe 33 und des Schallsignals
34 berührt und ihn bei geschlossenem Hahn unterbricht.
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Die Stromzuführung für die verschiedenen Stromkreise erfolgt durch
eine Batterie 35, während durch die Einstellung des Schalters 36 auf die verschiedenen
Punkte, z. B. a, b, c, die zur selbsttätigen, Einstellung der Nullagen für den Nullspiegel
N-N und den vollen Flüssigkeitsdruck erforderlichen Stromkreise eini oder ausgeschaltet
werden. Die Anschlußstellen sämtlicher Elektroventile 4, 7, I6, I7, 23, 24, 25,
der Signallampe 33, des Schallsignals 34, der Batterie 35, des Schalters36 und aller
sonstigen, mit den Stromkreisen zu verbindenden Teile der Meßvorrichtung sind mit
37 bezeichnet. Um die Funkenbildung an den Kontaktstellen zu vermeiden, kann leime
entsprechende Anzahl von Kondensatoren in das elektrische Netz eingeschaltet werden.
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Die Arbeitsweise der Meßvorrichtung gemäß der Erfindung geht nach
dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels des Schalters 36 wie folgt vor sich:
I. Schaltung Stellung des Schalters 36 auf Kontakt a.
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Die Ventile 4, 7 und I6 werden geöffnet und Ventil 17 geschlossen,
während die Ventile 24 und 25, die diesem Stromkreis nicht angeschlossen sind, im
stromlosen Zustand ebenfalls offen sind. Ventil 3 ist vorher ein wenig und Hahn
12 ganz von Hand geöffnet, wobei das Quecksilber im rechten U-Rohr-Schenkel 6 unterhalb
der Elektrode 31 steht.
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Bei dieser Stellung des. Schalters 36 tritt im linken U-Rohr-S chenkel
die Tankflüs sigkeit zu und läuft bei Öffnung 5 über, wobei auch
eventuell
Luftbläschen aus dein linken U-Rohr-Schenkel entweichen, Ventil 3 wird nun ge schlossen,
und die Preßluft tritt vom Behälter 20 durch Ventil 16 in den Verdränger 15 ein
und drückt das Ouecksilber aus diesem so lange in beide Schenkel des U-Rohres, bis
es im rechten U-Rohr-Schenkel 6 die Elektrode 3I berührt. Vor dieser Berührung verläuft
der Stromkreis bei Stellung des Schalters 36 auf Kontakt a wie folgt: , 7, I6, I7,
35, a, 4.
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Sobald die Elel;trodEe 3I berührt wird, was somit bei offenem Überlauf
5 genau dem Nullspiegel N-N im Tank entspricht, wird folgender Stromkreis selbsttätig
geschlossen: I2, I3 I4, 34, 35, I7, 33, 31, I2, wobei das Venteil 16, da nicht mehr
im Stromkreis liegend, gesperrt wird und Ventil I7 wie vorher unter Strom gesperrt
bleibt, die Lampe 33 aufleuchtet und das Schallsignal 34 ertönt, so daß der Hahn
12 abzusperren ist, um den Rückfluß aus dem U-Rohr in das Verdrängergefäß während
der Messung und dadurch bedingte Falschmessungen zu verhindern. Ebenso ist das Ventil
7 abgeschaltet und damit der Abfluß aus Öffnung 5 gesperrt. Erforderlichenfalls
kann das Schailsignal 34 schon in dem vorerwähnten Stromkreis für die Stellung des
Schalters 36 auf Kontakts mit eingeschaltet sein, um das Schallsignal für die ganze
Dauer des Nulleinstelivorganges eine zuschalten und es erst bei Absperrung des Hahns
12 mit dem Verlöschen des Lichtsignals 33 auszuschalten.
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2. Schaltung Der Schalter 36 wird nunmehr auf Kontakt b eingestellt,
wodurch die Ventile 4, 23 und I7 geöffnet und die Ventile 24 und 25 geschlossen
werden. Das Ventil 17, welches unter Strom ebenso wie die Ventile 24 und 2j geschlossen
ist, ist deshalb geöffnet, weil es jetzt stromlos ist, während die Ventile 4 und
23 unter Strom geöffnet sind und das Ventil 7, weil jetzt stromlos, geschlossen
ist.
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Durch das Ventil 17 entweicht die Preßluft aus dem Verdrängergefäß
I5 ins Freie und durch das Ventil 23 gelangt sie einerseits zum rechten U-Rohr-Schenkel
6 und an dererseits zum Präzisionsmanometer 28. Ferner wird das Ventil 3 von Hand
ganz geöffnet, ebenso auch das Ventil 30. Durch Ventil 30 und Leitung 29 wird ein
etwa über der Flüssigkeit im Tank I vorhandener Gasdruck auf der anderen Seite des
Präzisionsmanometers 28 zur Einwirkung gebracht, so daß dieses lediglich den Flüssiglceitsdruck
im Tank anzeigt. Der Strom verläuft bei dieser Schaltunb wie folgt: 4,35, b, 23,24,
25, 4.
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Das Quecksilber steht hierbei im U-Rohr einerseits unter dem vollen
Druck der Tankflüssigkeit und andererseits unter dem Druck der Preßluft, die so
lange in den rechten U-Rohr-Schenkel eingelassen wird, bis sich das Quecksilber
etwas unter die Elektrode 3I gesenkt hat, wobei im Augenblick der Trenilung des
Quecksilbers von der Elektrode 31 auch die Signallampe 33 erlischt.
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3. Schaltung Der Schalter 36 wird auf Punkt c eingestellt, wodurch
das Ventil 23 vom Stromkreis abgeschaltet und das Ventil somit geschlossen wird,
während sich das Ventil 24, weil ohne Strom, öffnet und die Preßluft aus der Leitung
Ig durch das Ventil 24, Behälter 27 und Drosselvorrichtung 26 langsam zu entweichen
beginnt, wodurch die Quecksilbersäule i in rechten U-Rohr-Schenkel allmählich ansteigt,
bis ihre Kuppe die Elektrode 3I wieder berührt. In diesem Augenblick wird auch der
Stromkreis für das Ventil 24 geschlossen und damit der weitere Austritt von Preßluft
aus dem rechten U-Rohr-Schenkel und Leitung 19 abgesperrt und gleichzeitig die Signallampe
33 zum Aufleuchten gebracht.
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Der Stromkreis verläuft dann wie folgt: 31, 33, 24, 35, 9, 31. Die
Quecksilbersäule wird nunmehr genau in der gleichen, vorher eingestellten Nullage,
die der Nullage N-N des Tanks entspricht, einerseits durch den vollen Flüssigkeitsdruck
im Tank und andererseits durch den Preßluftdruck im Gleichgewicht gehalten, so daß
der vom Präzisionsmanometer 28 angezeigte Druck genau dem vollen Flüssigkeitsdruck
entspricht. Aus diesem Druck wird dann in üblicher Weise durch Multiplikation mit
dem Tankquerschnitt der Gewichtsinhalt des Tanks ohne weiteres ermittelt.
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Die mit der Erfindung vorgeschlagene Meßvorrichtung für den Inhalt
von Tanks oder anderen größeren Flüssigkeitsbehältern erschöpft sich natürlich nicht
in dem vorstehend beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel, sondern erstreckt
sich auch auf alle anderen Ausführungen, bei denen die am U-Rohr vorgesehene Nulleinstellvorrichtung
sowohl für die Nullebene N-N des Tanks als auch für dessen vollen Flüssigkeitsdruck
in selbsttätiger Weie eingestellt wird, was z. B. mittels eines einzigen Schalters
36 wie nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel, gegebenenfalls aber auch in anderer
Weise durchgeführt werden kann. Ebenso ist es nicht notwendig, daß die Elektroventile
nur gerade in der Weise wie beschrieben in den einzelnen Stromkreisen wirken. Sie
können erforderlichenfalls auch anders gebildeten Stromkreisen angeschlossen werden
und dann in entgegengesetztem Sinn arbeiten, z. B. in den Fällen, wo sie jetzt unter
Strom geöffnet und ohne Strom geschlossen oder unter Strom
geschlossen
und ohne Strom geöffnet sind, in umgehehrter Weise funktionieren. Ferner können
für den Schalter 36 statt der direi Sbellungena, b, c mehrere Stellungen und dementsprechend
auch mehrere eventuell kleinere Stromkreise vorgesehen sein, durch deren aufeinanderfolgende
Einschaltung die selbsttätige Einstellung der Nulleinsbellvor; richtung auf den
Null spiegel N-N des Tanks und dessen vollen Flüssigkeitsdruck im Sinn der Erfindung
erreicht wird.