Anordnung zur Überfüllsicherung von Treibstofftanks
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überfüllsicherung, bevorzugt einer Mehrzahl von Treibstofftanks gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Durch die DE 200 16 410 U1 wurde ein Tankfahrzeug bekannt, das mehrere Kammern aufweist, die mit je einem Auslassventil versehen sind, das zum Befüllen und Entleeren der entsprechenden Kammer dient. In diesen Kammern ist je ein Füllstandssensor angeordnet, wobei die Füllstandssensoren mit einem Rechner verbunden sind, der die Füll- und Abgabemengen der einzelnen Kammern berechnet. Dabei ist dieser Rechner über eine drahtlose Übertragungsstrecke mit einer Bedieneinheit verbunden, die Anzeige- und Eingabeelemente zur Überwachung und Steuerung zum Befüllen oder Entleeren der Tanks einer Tankstelle aufweist und mit der die erforderlichen Operationen, wie das Ansteuern von Ventilen überwacht werden können. Bei dieser Lösung ergibt sich jedoch der Nachteil, dass eine Überwachung des Füllstan- des nur indirekt erfolgen kann. Dabei hängt aber die Möglichkeit der Vermeidung einer Überfüllung von dem Zusammenspiel der Füllstandsanzeiger mit dem Rechner ab, in dessen Speicher ein den jeweiligen Kammern bzw Tanks entsprechenden Algorithmen eingegeben sein müssen. Da die Kammern, bzw Tanks eines Tankfahrzeuges meist keine einfachen oder leicht berechenbaren Formen aufweisen ergeben sich dabei meist entsprechende Ungenauigkeiten.
Beim Befüllen von Tanks und Tankstellen ergibt sich immer das Problem, dass ein Überfüllen der meist unterirdisch angelegten Tanks schon aus Umweltschutzgründen vermieden werden muß. Dazu sind meist optische oder Thermistor-Grenzwertgeber oder sonstige Füllstandsmesssysteme vorgesehen, wobei diese beobachtet werden müssen, um dann die weitere Zufuhr von Kraftstoff in die Tanks der Tankstelle zu unterbinden. Dabei ergeben sich aber entsprechende Unsicherheiten. Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der beim Befüllen von Tanks einer Tankstel- Ie ein Überfüllen sicher vermieden ist und andererseits die Kapazität der Tanks weitgehend ausgenutzt werden kann. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann das Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes auf einfache Weise übertragen und ein automatisches Schliessen der
entsprechenden Zuflussventile eingeleitet werden. Dabei kann jedes Tankfahrzeug in einer ersten Ausführungsform einen entsprechenden Empfänger fest eingebaut haben und auch den Sender mitführen. Dieser kann einfach auf die Schnittstelle, eben den Stecker, aufgesteckt und nach Beendigung des Füllvorganges wieder abgenommen werden. Dabei können aufgrund der Abfrageschaltung das Erreichen des jeweiligen vorgesehenen maximalen Füllstandes eines jeden einzelnen Tanks einer Tankstelle abgefragt werden.
Da der Sender mit einem bestimmten Tankfahrzeug stets mitgeführt werden kann, kann dieser exakt auf die Übertragungsfrequenz des Empfängers abgestimmt werden und es erübrigt sich ein anfälliges Einstellen einer entsprechenden Übertragungsfrequenz auf einen Empfänger.
Durch weitere Merkmale der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Überprüfung von Identifizierungscodes auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Weiters ergibt sich der Vorteil, dass das Füllen der Tanks einer Tankstelle praktisch weitge- hend automatisiert werden kann. Es genügt dazu, die entsprechenden Schlauchverbindungen herzustellen und den Sender auf der Schnittstelle anzubringen. Nach der Aktivierung des Senders können die entsprechenden Ventile geöffnet werden und der Füllvorgang gestartet werden. Bei Erreichen des vorgesehenen maximalen Füllstandes bewirkt die Übertragung eines vom Füllstand-Grenzwertgeber erzeugten Signals zum Empfänger ein Schliessen des entsprechenden Ventils.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung wird statt der drahtlosen Datenübertragung eine Datenleitung von der Elektronik des Tankwagens zur Schnittstelle geführt. Die Schnittstelle befindet sich bevorzugt in oder nahe dem zentralen Füll- schacht der Tankstelle, wo auch der vorgeschriebene Erdungsanschluss vorgesehen ist. Weitere Ausführungen zur Aufgabe und Lösung folgen weiter unten bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung in zwei Ausführungsbeispielen zeigen. Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Anwendung der Erfindung und Fig. 2 ein zweites Anwendungsbeispiel. Fig. 3 zeigt ein Detail aus Fig. 2.
Im Bereich einer nicht näher dargestellten Tankstelle sind in Fig. 1 mehrere Tanks, bzw Treibstofftanks 8 angeordnet. In jedem dieser Tanks 8 ist ein Füllstand-
Grenzwertgeber 3 angeordnet, die bei Erreichen eines vorbestimmten Pegels zweckmäßigerweise dem Maximalpegel in den Tanks 8 ein Signal erzeugen. Bei diesen Grenzwertgebern 3 kann es sich um bekannte optische Systeme handeln. Bei diesen wird Licht ausgesandt und an einem Glasprisma an der Sonde definiert gebrochen und auf ein lichtempfindliches Element zurückgeworfen. Wird das Prisma von der Flüssigkeit erreicht, so ändert sich der Brechungsindex und es kommt weniger oder gar kein Licht auf das lichtempfindliche Element zurück, wodurch ein Signal abgelöst wird. Diese Füllstands-Grenzwertgeber 3 sind über elektrische Leitungen 5 mit einer Schnittstelle 4 verbunden, die im einfachsten Fall durch einen Stecker gebildet sein kann.
Auf diese Schnittstelle 4 kann ein transportabler Sender 1 aufgesteckt werden, der vorzugsweise mit einer Abfrageschaltung, zB einen Multiplexer versehen sein kann. Dieser Sender 1 wird zweckmäßigerweise mit einem Tankfahrzeug 7 mitgeführt, in dem ein Empfänger 2 eingebaut ist, der mit dem Sender 1 kommunizieren kann.
Beim Befüllen der Tanks 8 werden Produktschläuche 6 vom Tankfahrzeug 7 zu den Tanks 8 verlegt und an die letzteren angeschlossen.
Nach dem Aktivieren des Senders 1 wird eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender 1 und dem Empfänger 2 aufgebaut. Vorteilhafterweise wird dabei eine Funkverbindung aufgebaut, wobei der Sender 1 und der Empfänger 2, die vorzugsweise als Messumformer aufgebaut sind, aufeinander abgestimmt und kodiert sind. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass ein anderes System, das sich in der Reichweite des Senders 1, bzw des Empfängers 2 befindet, Einfluss auf die Verbindung zwischen diesen nehmen kann. Dabei kann das Funkprotokoll digital ausgeführt sein.
Während der Kommunikation zwischen dem Sender 1 und dem Empfänger 2 und einer dem Sender 1 zugeordneten Abfrageschaltung können die einzelnen Füllstands-Grenzwertgeber 3 in den einzelnen Tanks 8 in rascher Folge abgefragt und die Informationen an den Sender 1 übertragen werden. Damit es nicht möglich ist, dass sich Sender 1 und/oder Empfänger 2 unterschiedlicher Anordnungen unbeabsichtigt beeinflussen, wird die Kommunikation zwischen Sender 1 und Empfänger 2 einer Anordnung kodiert.
Der Sender 1 ist zweckmäßigerweise mit einer Auswerteschaltung verbunden, die bei Eintreffen eines entsprechenden, das Erreichen des vorgesehenen maximalen
Pegelstandes anzeigenden Signals, ein den an den betreffenden Tank 8 angeschlossenen Schlauch 6 steuerndes Tankventil absperrt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass alle Tankventile oder nur einzelne, in der Folge des Eintreffens entsprechender, dem maximalen Füllstand entsprechender Signale gesperrt/verschlossen werden.
Die Funkverbindung zwischen dem auf der Schnittstelle 4 montierten Sender 1 und dem in dem Tankfahrzeug 7 mitgeführten Empfängers 2 kann auf einem geeigneten Frequenzband wie zB dem SRD-Band (Short Range Device - ehemals LPD, Low Power Device genannt) erfolgen.
Anhand der Fig. 2 wird nachstehend ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Erfindung anhand einer Tankstelle mit zentralem Füllschacht und Gaspendelanlage beschrieben. Die Datenübertragung zwischen den Füllstands-Grenzwertgebern und dem Tankwagen erfolgt hier nicht drahtlos, sondern über Datenleitungen.
Die dargestellte Tankstelle umfasst fünf Treibstofftanks 8 mit den zugehörigen Füllstands-Grenzwertgebern 3. Die Zuleitungsrohre 20 führen von einem zentralen Füllschacht 9 zu den einzelnen Tanks 8. Jeder Zuleitung ist im Füllschacht ein eigener Anschlussstutzen 27 zugeordnet. Demgemäß ist jedem Anschlussstutzen und dem nachfolgenden Tank ein definiertes Abfüllprodukt zugeordnet wie zB Normalbenzin, Superbenzin, Diesel oder Heizöl.
Der Tankwagen TKW hat je nach ausgelieferten Produkten mehrere Tankabschnitte, aus denen über die TKW-Anschlusskupplungen 22 des Tankwagens und zugeordne- ten Tankventilen 23 über Produktschläuche 6, das jeweilige Produkt über die Anschlusskupplung und den Anschlussstutzen 27 an die zugehörigen Zuleitungsrohre 20 abgegeben werden kann.
Im Abfüllschacht 9 oder in dessen unmittelbarer Nähe befindet sich die Schnittstelle 4 mit dem Multiplexer 24, zu dem die Datenleitungen 25 der einzelnen Füllstands- Grenzwertgeber 3 geführt sind. An die Schnittstelle 4 ist auch die Datenleitung 26 des Tankwagens TKW anschliessbar.
Die Schnittstelle 4 ist bevorzugt ein mehrpoliger Erdungs- Versorgungs- und Kom- munikationsstecker und verbindet die vom TKW führende mehrpolige Erdungs- und
Kommunikationsleitung für die auszutauschenden Grenzwertgeber-Informationen mit dem Multiplexer 24 und der Erdung 10. Die Datenleitung führt am Tankwagen TKW zur Auswert- und Steuerelektronik 15, die die Tankventile 23 steuert. Die von den Tanks 8 zum Multiplexer laufenden Datenleitungen umfassen die PID Leitungen 11 , die zu den Produktanschlusskupplungen 21 führen, weiters die PID Leitungen 13, die zu den Gaspendelschlauchkupplungen 14 führen, und die Leitungen 25 zu den Grenzwertgebern 3. Weiters sind in Fig. 2 noch die Gaspendelrohrleitungen 17 eingezeichnet, die zu den Kupplungen 14 im Füllschacht 9 führen.
Zu den Datenleitungen ist zu sagen, dass diese entweder als eigenständige Datenleitungen ausgebildet, oder auch dadurch gebildet sein können, dass die Produktschläuche 6 und auch die Gaspendelschläuche 16 leitfähig und zur Datenübertragung befähigt sind. Gleiches gilt auch für die Datenleitung 26 des Tankwagens, wobei es bereits bekannt war, die Produktschläuche 6 leitend auszustatten, sodass die Produktinformation jedem Schlauch datenmäßig aufgeprägt wird. Damit ist es möglich, dass ein für das Abfüllprodukt charakteristisches Informationssignal jedem Schlauch 6 zugeordnet ist. Dieses PID Informationssignal (Multi-Product-Information- Device PID) wird von einer Steuerelektronik mit einem PID-Signal jedes der Tanks 8 verglichen. Nur dann, wenn die Signale bei der Auswertung ergeben, dass vom Tankwagen das richtige Produkt zum richtigen Tank geleitet wird, werden die Tankventile 23 des TKW freigegeben. Bisher war es allerdings bekannt, je ein PID als Signalgeber pro Tank 8 einzubauen und die Signale zu den Anschlusskupplungen 21 zu leiten. Dies hatte den Nachteil, dass immer dann neue PID's eingebaut werden mußten, wenn ein Tank für ein anderes Produkt verwendet werden sollte.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die PID's softwaremäßig im Multiplexer 24 vorgesehen und der Signalvergleich erfolgt über Anschlüsse an den Anschlusskupplungen 21 mit den Signalen über die Schlauchleitungen 6. In gleicher Weise können die richtigen Anschlüsse der Gaspendelschläuche 16 überprüft werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung gemäß Fig. 2 ist, dass die Datenleitung 26 des Tankwagens auch eine Überprüfung vornehmen kann, ob der Tankwagen vorschriftsmäßig geerdet ist. Die Erdung kann durch die Datenleitung 26 selbst erfolgen. Eine Freischaltung der Ventile 23 am TKW soll nur dann erfolgen können, wenn die Elektronik 15 die ordnungsgemäße Erdung feststellt. Weiters ist das
Freischalten der Tankventile 23 nur dann zugelassen, wenn die Grenzwertgeber 3 anzeigen, dass der Tank noch nicht voll ist. Sobald der Grenzwertgeber den Zustand "voll" einnimmt, muß das zugehörige Tankventil am TKW geschlossen werden oder bleiben.
Zufolge dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, den Füllvorgang vom Tankwagen zu den Produkttanks nach Anschluß der Schläuche 6, 16 und der Datenleitung 26 am zentralen Abfüllschacht 9 praktisch vollautomatisch ablaufen zu lassen. Dies bedeutet eine große Zeitersparnis, vermindert Fehlerquellen und bringt eine erhöhte Sicherheit mit sich.
Die Fig. 3 zeigt schematisch den Multiplexer 24, der in oder am Füllschacht 9 angeordnet ist und sowohl den Multiplexer für die Füllstands-Grenzwertgebersignale als auch die Schaltung für die PID's (Product Identification Devices) 28 aufweist. Zum Multiplexer führen die Leitungen 25, die den Zustand aller Füllstand-Grenzwertgeber 3 (voll oder nicht voll) übermitteln, und der Multiplexer verarbeitet die Signale, sodass sie über eine oder mehrere Kommunikationsleitungen 18 der Schnittstelle 4 übergeben werden können. Mit 19 ist eine Versorgungsleitung bezeichnet, über die die Elektronik wenigstens des Multiplexers mit Strom versorgt werden kann, unabhängig von der belieferten Tankstelle. Die Datenleitung 26 ist ein mehrpoliges Kabel als Verbindung zur Elektronik 15 des TKW und enthält auch dessen Erdungsleitung. Der Ausgang des Multiplexers über die Kommunjkationsleitung 18 und die Schnittstelle 4 ergeben funktionsmäßig den Signalgeber 1 der Fig. 1 und die Elektronik 15 des Tankwagens 7 übernimmt die Funktion des Signalempfängers 2 in Fig. 1.
In den Multi-PID 28 führen die Produkt-PID-Leitungen 11 , die von den isolierten Kupplungen 21 der Produktleitungen 20 kommen, und weiters die PID-Leitungen 13 von den Gaspedal-Schlauchkupplungen 14.
Die Produktidentifikation über isolierte Kupplungen und leitende Schläuche vom Füllschacht zum TKW ist Stand der Technik und in der Europanorm EN 14116 festgehalten.
Das Multi-PID vereint mehrere PID-Code Generierungen in einem Gerät. Die Informationen sind von einem Installationsbetrieb frei programmierbar, sodass bei der Installation vor Ort die Produkte und ihre Tankzuordnung festgelegt werden kann. Die
einzelnen PID-Leitungen werden vom Gerät an die Befüll- und wenn vorhanden auch an die Gaspendetkupplungen angeschlossen. Wird ein Schlauch an die Produktkupplung (oder wenn vorhanden auch an die Gaspendelkupplung) angeschlossen, wird das Multi-PID über den leitenden Schlauch eigensicher versorgt. Es beginnt die Tank-Daten auf die Versorgung aufzumodulieren (Stand der Technik). Die TKW- Elektronik überprüft die Daten und vergleicht diese mit dem Inhalt der Kammer im TKW1 welche mit dem angeschlossenen Schlauch verbunden ist. Stimmen die Produkte überein und ist, falls vorhanden, auch der Gaspendelschlauch richtig angeschlossen, dann wird die Befüllung unter Berücksichtigung der GWG-I nformation für diesen Tank freigegeben. Somit können viele Tanks gleichzeitig und unabhängig voneinander abgeladen werden.
Der Grenzwertgeber-Multiplexer kann auch unabhängig vom Multi-PID und umgekehrt eingesetzt werden.
Was zuvor für eine KFZ-Tankstelle beschrieben wurde gilt analog auch für alle anderen Tankstellen wie Abfüllanordnungen flüssiger Produkte wie zB Tankterminals für Schiffe, Heizöltankanlagen für Wohn- und Gewerbezwecke oder Abgabestationen von Raffinerien.
Die Tankventile 23 sind zumeist reine Auslassventile, durch die die Flüssigkeiten mittels Schwerkraft austreten. Es kann sich dabei aber auch um Förderpumpen handeln, die die Flüssigkeiten aktiv abgeben wenn sie eingeschaltet sind.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Überfüllsicherung kann auch dann vorteilhaft sein, wenn lediglich ein Tank gefüllt werden soll.