NL8102343A - Inrichting voor het bepalen van de mate van vulling en/of soort vulling in een gastank voor bijvoorbeeld lpg. - Google Patents

Description

-1- 21869/JF/jg

Korte aanduiding: Inrichting voor het bepalen van de mate van vulling en/of de soort vulling in een gastank voor bijvoorbeeld LPG.

5 De uitvinding heeft betrekking op een houder voor vloeibaar gas, voorzien van een inrichting voor het bepalen van de mate van vulling met vloeibaar gas van die houder en/of de aard van het vloeibare gas in die houder.

In Nederland bestaat met betrekking tot gastanks voor LPG het 10 voorschrift dat deze hoogstens voor 80Ï gevuld mogen zijn met LPG, terwijl in het buitenland overeenkomstige voorschriften gelden. Thans wordt in dergelijke gastanks een mechanische constructie toegepast, waarbij, door een afsluitbaar peilventiel, wanneer het 80i niveau wordt bereikt, in plaats van het onzichtbare gasvormige gas het zichtbare vloeibare gas 15 ontsnapt. Dit is wel een zeer curieuze oplossing, aangezien enerzijds vanwege veiligheidsredenen een oplossing wordt gegeven voor het probleem dat de tank voor niet meer dan 80% gevuld mag zijn en anderzijds juist een wezenlijk explosiegevaar vanwege het ontsnappende gas ontstaat, zodat een nieuw probleem wordt geschapen. Ook is een vlotter-klepmechanisme bekend, 20 maar dit heeft in de praktijk uitgewezen onbetrouwbaar te zijn.

Tevens is gebleken dat zelfs toepassing van moderne elektronika niet resulteert in praktisch toepasbare inrichtingen die voldoen aan de hoge gestelde eisen.

De uitvinding beoogt de genoemde nadelen op te heffen en meerde-25 re detectiemogelijkheden te verschaffen en voorziet daartoe in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, welke is gekenmerkt, doordat de inrichting een staaf omvat, welke is vervaardigd uit stralingsenergie geleidend materiaal en welke in het in een bepaalde stand van de houder denkbeeldige vloeibaar-gasniveau in de houder is aangebracht, van 3° welke staaf één einde uitwendig van de houder voor stralingsenergie toegankelijk is en van welke staaf ten minste een gedeelte, afhankelijk van het feitelijke vloeibaar-gasniveau langs dit gedeelte een detecteerbaar groter of kleiner deel van een in het genoemde einde van de staaf gerichte stralingsenergiebundel naar dit einde terugricht.

35 Door toepassing van stralingsenergie-geleidende, bijvoorbeeld op tische middelen in een houder voor vloeibaar gas en opto-elektronische middelen daarbuiten, die samenwerken met de eerder genoemde middelen, maakt de uitvinding het mogelijk te voldoen aan de gestelde hoge eisen en 8102343 -2- 21869/JF/jg • » . . voorziet deze niet alleen in een inrichting, die het bereiken van de QQ%- vulling aangeeft, maar voorziet deze eveneens in een inrichting voor het ten minste nagenoeg continu bepalen van de mate van vulling met vloeibaar gas van de houder. Reeds nu wordt opgemerkt dat de uitvinding niet nood-5 zakelijkerwijae is beperkt tot gastanks voor LPG, omdat deze ook kan worden toegepast op andere houders voor vloeistoffen.

Een uitvoeringsvorm van de genoemde inrichting volgens de uitvinding, welke in het bijzonder geschikt is om te worden toegepast in tanks voor autogas met het oog op het genoemde voorschrift van een ma-10 ximale· vulling van 80$, is gekenmerkt, doordat een taps toelopend gedeelte van de staaf is.aangebraoht bij een bepaald 'vloeibaar-gasniveau in de houder, welk- niveau kenmerkend is voor een maximaal toelaatbare mate van vulling.. ....

In. de eenvoudigste vorm bezit de inrichting volgens de uitvin— 15 ding' voor het genoemde- doel slechts één taps toelopend gedeelte dat is aangebracht bij het 80% niveau en in het bijzonder bestaat de staaf dan uit een in een punt eindigende stralingsenergie geleidende staaf.

De uitvinding nu verder toespitsend op de toepassing ervan in een gastank voor LEG, mag het bekend worden verondersteld dat in de verschil— 20 lende landen het LPG een verschillende samenstelling heeft, zoals in hoofdzaak propaan, in hoofdzaak butaan of een mengsel van de hiervoor genoemde gassen. In vele gevallen is het wenselijk dat de afstelling van een auto— gas-installatie met betrekking tot de soort gas wordt bijgeregeld. Het elektrisch signaal dat het resultaat is van de meting kan na bewerking 25 het afstelorgaan dat de mengselsterkte regels eventueel automatisch verstellen .

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de genoemde inrichting volgens de uitvinding om te worden toegepast voor dit specifieke doel, is dan ook verder gekenmerkt, doordat de inrichting verder twee in de houder aan-30 gebrachte, stralingsenergie in een bepaalde baan geleidende organen omvat , welke aan één einde uitwendig van de houder voor stralingsenergie toegankelijk zijn en van welke organen de andere einden boven het vooraf bepaalde vloeibaar-gasniveau een overdrachtsweg voor stralingsenergie tussen de organen definiëren en een vlotterorgaan dat zodanig samenwerkend 35 met de overdrachtsweg voor stralingsenergie en het vloeibare gas in de houder is aangebracht, dat bij het bereiken door het feitelijke vloeibaar-gasniveau van het vooraf bepaalde vloeibaar-gasniveau, afhankelijk van de soortelijke massa van het vloeibare gas in de houder een detecteerbaar 8102343 -3- 21869/jF/jg ψ * verwijzingscijfer 3. Het genoemde niveau kan constant worden gehouden door scheidingswanden, aangebracht binnen de houder, bijvoorbeeld een autogas-of LPG-tank. De staaf 4 is in langsdoorsnede getoond en kan een willekeu-indicatie verschaft voor de aard van het vloeibare gas in de houder, 5 Door toepassing van de laatstgenoemde inrichting, is het moge- lijjk, wanneer wordt gedetecteerd dat de tank voor 80¾ is gevuld met autogas, tegelijk te detecteren wat de samenstelling van het autogas, gevuld in de tank, is.

Er kan bijvoorbeeld zijn voorzien in een aanvullende opto-elek-10 tronische inrichting, die zowel het optische signaal van de staaf voor het meten van de mate van vulling ontvangt.als het optische signaal kenmerkend voor de aard van de vulling. Na elektronisch bepaald te hebben dat de tank voor 80% is gevuld, kan een vrijmaaksignaal worden toegevoegd naar een logische schakeling, die daarna het optische signaal van de or-15 ganen voor het detecteren van de aard van het gas interpreteert en verder kan er zijn voorzien in organen om een klep of een regelorgaan te verstellen.

Ten slotte wordt opgemerkt dat de inrichting volgens de uitvinding voor het bepalen van de aard van de vulling berust op de soortelijke 20 massa van de vulling, waardoor een vlotterorgaan bij een vooraf bepaald niveau verder of minder ver boven dit niveau uitsteekt, waardoor bijvoorbeeld een lichtbundel minder of meer wordt onderschept.

De uitvinding zal nu gedetailleerd worden toegelicht aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen ervan, waartoe de uitvinding overi-25 gens niet is beperkt. De verschillende toelichtingen zullen worden gegeven aan de hand van de toepassing van de uitvinding in een tank voor autogas oftewel LPG en onder verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding toont, waarmede de mate van vulling met vloeibaar gas van een houder 30 voor vloeibaar gas kan worden bepaald; en fig. 2 een inrichting volgens de uitvinding toont, waarmede een bepaalde mate van vulling met vloeibaar gas en de aard van het vloeibare gas, gevuld in een houder voor vloeibaar gas kan worden vastgesteld.

In fig. 1 geeft het verwijzingscijfer 1 dat deel van de houder 35 voor vloeibaar gas aan, waarin een met het verwijzingscijfer 4 aangegeven staaf uit stralingsenergie, bijvoorbeeld zichtbaar licht of infrarode straling geleidend materiaal is aangebracht. Met het verwijzingscijfer 2 is het vloeibare gas aangegeven, waarvan het niveau is aangeduid door het 8102343 .,4- 21869/JF/Jg groter of kleiner deel van een in één van de organen gerichte stralingsenergiebundel uit het andere orgaan wordt gericht, zodat de inrichting bij het detecteren van de maximale mate van vulling tegelijkertijd een rige dwarsdoorsnede hebben. Met het verwijzingscijfer 5 zijn stralings-5 energie terugrichtende gedeelten aangegeyen, met in het getoonde geval taps toelopende zijden 50,- 51 en 54 en in een punt eindigende, taps toelopende zijde 53*

Met de verwijzingsletter a is een in een uitwendig van de houder voor stralingsenergie toegankelijk gedeelte van de staaf, gerichte straal 10 of bundel, bijvoorbeeld zichtbaar licht, schematisch aangegeven. Γη de getoonde uitvoeringsvorm maken de taps toelopende zijden een hoek van 45° met. de lengteas. De lichtstraal a wordt bij de taps toelopende zijde 54 evenwijdig aan het vloeibaar-gasniveau gekaatst haar de taps toelopende zijde 51 en van daar wordt de straal a uit het genoemde einde van de staaf 15" gericht, hetgeen is aangeduid met het verwijzingssymbool a’. Deze stralen-gang a-a' is kenmerkend voor het feit dat het taps toelopend- gedeelte 5 met de taps toelopende zijden 51, 54 niet is omgeven door een vloeibaar -medium.

Het taps toelopende en in een punt 53 eindigende gedeelte 5 is 20 in dit geval wel door vloeibaar gas omgeven, hetgeen verder blijkt uit de aangegeven stralengang b-b?. De in het uitwendig voor licht toegankelijke einde van de staaf gerichte 3traal h kaatst nu niet bij de taps toelopende zijde 52' terug, maar zal afhankelijk van het verschil, in brekingsindices tussen het materiaal van de staaf en het vloeibare gas in 25 de houder worden afgebogen in dtraal b*.

Eenvoudig kan dus worden ingezien, dat van de stralingsenergie— bundel, gericht in het uitwendig van de houder toegankelijke einde van de staaf een gedeelte, dat afhankelijk is van het vloeibaar-gasniveau 3 in de houder 2 uit datzelfde einde zal worden teruggericht, Is het vloei-30 baar-gasniveau onder punt 53 van de staaf, dan zal theoretisch de gehele stralingsenergiebundel worden teruggekaatst, terwijl wanneer het vloeibaar-gasniveau 3 boven het hoogste taps toelopende gedeelte 5 met de taps toelopende zijden 51, 54 is theoretisch zeer weinig van de in de staaf gerichte stralingsenergiebundel zal worden teruggekaatst.

35 Bij voorkeur is de diameter van de stralingsenergiebundel klei ner dan de helft van de diameter van het voor de stralingsenergiebundel toegankelijke einde van de staaf, wanneer deze bijvoorbeeld cirkel- bf ellipsvormig in dwarsdoorsnede en de bundel noch cpn- noch divergerend 81 0 2 3 4 3 _g_ 21869/JF/jg wordt gedacht, om interferentie tussen de in en uit de staaf gerichte bundels te voorkomen.

De inrichting volgens fig. 1 biedt dus een optische of ruimer gezegd stralingsenergie gevoelige detectie van het vloeibaar-gasniveau 3 5 in de houder 2. De stralingsenergie kan worden geleverd door een stralings-energiebron, met als uitgang een stralingsenergiebundel van constante intensiteit. De uit de staaf tredende stralingsenergiebundel kan worden gedetecteerd en gerelateerd aan de in de staaf gerichte bundel en de verhouding tussen de respectieve intensiteiten is maat voor de vullingsgraad 10 met vloeibaar gas. Bij toepassing van bijvoorbeeld zichtbaar licht kan deze verhouding optisch worden bepaald en daarna worden omgezet in een elektrisch signaal. De vergelijking kan ook elektronisch worden uitgevoerd na opto-elektronische omzetting van ten minste de uit de staaf gerichte bundel. Voor de weergeving van de mate van vulling is een groot aantal 15 componenten beschikbaar, zoals staafvormige licht uitzendende diodes, een rij puntvormige licht uitzendende diodes, en andere digitale en analoge aanwi j sinst rumenten.

In fig. 1 is de staaf 4 uitgerust met afwisselend taps toelopende en in dwarsdoorsnede niet-veranderende gedeelten 5, respectievelijk 6.

20 Hoe groter het aantal van deze afwisselende gedeelten, des te smaller kan de staaf en daardoor ook de in de staaf gerichte stralingsenergiebundel zijn. Natuurlijk brengt' dit met zich mee dat ook de detectie en de eventuele opto-elektronische omzetting nauwkeuriger dient te zijn, maar dit vormt in de praktijk geen enkel probleem met de huidige stand van de elek-25 trotechniek.

In de eenvoudigste vorm kan de staaf 4 een smalle staaf met een enkel in een punt eindigend taps toelopend gedeelte zijn en met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. De staaf kan hierbij een geringe dwarsdoorsnede hebben en de lengte van de punt kan daaraan gerelateerd een relatief zeer 30 klein gedeelte van de staaf zijn en ook de diameter van de stralingsenergiebundel kan gering zijn,bijvoorbeeld een straal uit een laserdiode, die bijvoorbeeld in het infrarode bereik kan liggen. De punt van de staaf wordt aangebracht op een te detecteren, bijvoorbeeld maximaal niveau van vulling met vloeibaar gas van de houder voor vloeibaar gas. Zo lang het 35 vloeistofniveau de punt en dus de maximale mate van vulling niet bereikt heeft, zal de laserstraal nagenoeg onverzwakt uit de staaf treden, terwijl wanneer het vloeistofniveau de taps toelopende punt geheel omgeeft, de laserstraal, afgezien van wat sbrooilicht in het geheel niet uit de 8102343 -6- 21869/JF/jg staaf zal treden, maar zal worden afgebogen in het vloeibare gas*

Deze situatie is aangegeven in fig. 2 door het verwijzingscijfer 4 en de stralengang e-c'. In fig. 2 zijn dezelfde of overeenkomstige onderdelen aangegeven door.dezelfde verwijzingscijfers. Fig. 2 is een uit-5 voeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, waarmede zowel het bereiken van de maximale vulling met vloeibaar gas van een houder voor vloeibaar gas kan worden bepaald als de aard van het vloeibare gas, dat tot het maximale niveau in die houder is gevuld.

Wanneer, zoals is aangegeven in fig. 2, het vloeibare gasniveau 10 zodanig is, dat de punt van de staaf· geheel in het vloeibaar gas is ondergedompeld,. zal de in de staaf gerichte stralingsenergiebundel niet worden teruggedetecteerd. In dit geval kan worden gesproken van een tweewaardige toestand, die te vertegenwoordigen is door een logisch binair getalf namelijk, de laserstraal wordt teruggedetecteerd, dat wil zeg-15 gen toestand "1" en de laserstraal wordt niet teruggedetecteerd, dat wil zeggen toestand "0”'. Deze- informatie kan de uitgang zijn van een logisch orgaan.

In fig. 2 zijn naast de staaf 4 in de houder nog twee stralingsenergie· in een bepaalde baan, in dit geval een L-vormige baan,geleidende or-20 ganen aangebracht boven het vloeibaar-gasniveau dat hoogstens mag worden bereikt. De organen 10 en 11 zijn L-vormig. De korte benen van de L-vormige organen of staven zijrr dusdanig ingericht, dat ertussen een overdrachtsweg voor stralingsenergie wordt gedefinieerd. Wordt bijvoorbeeld een laserstraal d gericht in het orgaan 10, dan zal deze langs de optische weg tus-25 sen de beide organen naar staaf 11 worden gericht en uittreden, hetgeen is aangegeven met d'. In fig. 2 ia verder een vlotterorgaan 14 aangegeven, dat dusdanig in de houder is aangebracht, dat deze door het vloeibare gas in de optische weg tussen de organen 10 en 11 kan worden aangebracht.

Het is namelijk zo dat autogas of LPG verschillende samenstellin-30 gen kan hebben; in de praktijk of butaan, of propaan, of een mengsel daarvan. Zoals bekend verschillen de soorteiijke massa's van de genoemde gassen aanzienlijk en afhankelijk daarvan zal het vlotterorgaan 14 verder of minder ver uit de vloeistof steken. Butaan heeft een grotere soortelijke massa dan propaan en wanneer de gasvulling uit butaan bestaat, zal het 35 vlotterorgaan verder boven het vloeibare-gasniveau uitsteken dan in het geval van propaan. De keuze van het materiaal van het vlotterorgaan en de positie van de staven 10 en 11 in de houder, geschiedt nu zodanig, dat in het geval van enkel propaan bij maximaal toelaatbare vulling van de hou- 8102343 -7- 21869/JF/jg der, deze net niet is ingébracht in de optische weg tussen de staven 10 en 11. Bestaat het vloeibare gas nu uit een mengsel van propaan en butaan, dan zal deze afhankelijk van de verhouding van deze twee gassen tot een bepaalde hoogte worden ingebracht in de optische baan, terwijl wanneer 5 het vloeibaar gas uit enkel butaan bestaat, deze optische weg bij voorkeur geheel of nagenoeg geheel is afgesloten.

Wanneer het slechts noodzakelijk of wenselijk is te weten of er of butaan, of propaan aanwezig is in de tank, kunnen we weer voor een tweewaardige toestand kiezen, weer te geven door een binair getal. Wanneer 10 we ook verschillende verhoudingen van propaan en butaan dienen te weten, dan kan dit niet. Met de straal e is in fig. 2 nog aangegeven dat deze straal door het vlotterorgaan 14 wordt onderschept, terwijl straal d via de optische weg tussen de staven 10 en 11 overgaat in straal d’, die bij staaf 11 kan worden gedetecteerd. De verhouding tussen de ingébrachte 15 bundel of straal en de uittredende bundel of straal is weer een maat voor de aard van het vloeibare gas.

Het met de staaf 4 geassocieerde logische orgaan kan dus een be-krachtigingssignaal leveren, dat wanneer dit ”1" is, de bijvoorbeeld op-to-elektronische interpretatiemiddelen, geassocieerd met de staven 10 en 20 11 werkzaam kan maken om te bepalen en weer te geven wat de aard van de vulling is, door bijvoorbeeld het percentage propaan en het percentage butaan aan te geven in analoge of digitale vorm, zoals mogelijk is met op de markt zijnde analoge en digitale opto-elektronische of vloeibaar kris-talcomponenten.

25 In de nu volgende conclusies omvatten de termen "vloeibaar-gas" mede vloeibaar-gasmengselsl 8102343

Claims (10)

1. Houder voor vloeibaar gas, voorzien van een inrichting voor het bepalen van de mate van vulling met vloeibaar gas van die houder, 5 met het kenmerk, dat de inrichting een staaf omvat, welke is vervaardigd uit stralingsenergie geleidend materiaal en in het in een bepaalde stand van de houder denkbeeldige vloeibaar-gasniveau in de houder is aangebracht, van welke staaf één einde uitwendig van de houder voor stralingsenergie toegankelijk is en van welke staaf ten minste een gedeel- 10 te, afhankelijk van het feitelijke vloeibaar-gasniveau langs dit gedeelte een detecteerbaar groter of kleiner deel van een in het genoemde einde van de staaf gerichte stralingsenergiebundel. naar dit einde terugricht.

2. Houder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het terugrichtende· gedeelte of de terugrichtende gedeelten van de staaf respectie— 15 velijk een taps toelopend gedeelte van de staaf is of taps toelopende gedeelten van de staaf zijn.

3. Houder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de staaf afwisselend is voorzien van taps toelopende gedeelten en gedeelten, waarvan de dwarsdoorsnedeconfiguratie in de lengte- 20 richting niet" verandert.

4. Houder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een taps toelopend gedeelte van de staaf eindigt in een punt.

5. Houder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat in langsdoorsnede gezien de taps toelopende zijden van de taps toelopende gedeelten van de staaf een hoek van 45° met de lengteas van de staaf maken.

6. Houder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een taps toelopend gedeelte van de staaf is aangebracht 30 bij een bepaald vloeibaar-gasniveau in de houder, welk niveau kenmerkend is voor een maximaal toelaatbare mate van vulling.

7. Houder volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de inrichting verder twee in de houder aangebrachte, stralingsenergie in een bepaalde baan geleidende organen omvat, welke aan één einde uitwendig van de 35 houder voor stralingsenergie toegankelijk zijn en van welke organen de .andere einden boven het vooraf bepaalde vloeibaar-gasniveau een overdrachts— weg voor stralingsenergie tussen de organen definiëren en een vlotter-orgaan dat zodanig samenwerkend met de overdrachtsweg voor stralingsener- 8102343 -9- 21869/JF/jg gle en het vloeibare gas in de houder is aangebracht, dat bij het bereiken door het feitelijke vloeibaar-gasniveau van het vooraf bepaalde vloeibaar-gasniveau, afhankelijk van de soort'elijke massa van het vloeibare gas in de houder een detecteerbaar groter of kleiner deel van een in één van 5 de organen gerichte stralingsenergiebundel uit het andere orgaan wordt gericht, zodat de inrichting bij het detecteren van de maximale mate van vulling tegelijkertijd een indicatie verschaft voor de aard van het vloeibare gas in de houder.

8. Houder voor vloeibaar gas, voorzien van een inrichting voor 10 het bepalen van de aard van het vloeibare gas in die houder, met het kenmerk, dat de inrichting twee in de houder aangebrachte, stralingsenergie in een bepaalde baan geleidende organen omvat, welke aan een einde uitwendig van de houder voor stralingsenergie toegankelijk zijn en van welke organen de andere einden boven een vooraf bepaald in een bepaalde stand 15 van de houder denkbeeldig maximaal vloeibare-gasniveau een overdrachts-weg voor stralingsenergie tussen de organen definiëren en een vlotteror-gaan dat zodanig samenwerkend met de overdrachtsweg voor stralingsenergie en het vloeibare gas in de houder is aangebracht, dat bij het bereiken door het feitelijke vloeibaar-gasniveau van het denkbeeldige maximale 20 vloeibaar-gasniveau, afhankelijk van de soortelijke massa van het vloeibare gas in de houder een detecteerbaar groter of kleiner deel van een in één van de organen gerichte stralingsenergiebundel uit het andere orgaan richt.

9. Houder volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de stra-25 lingsenergie in een bepaalde baan geleidende organen L-vormige staven zijn, welke met één been loodrecht op het in een bepaalde stand van de houder denkbeeldig vloeibaar-gasniveau in de houder zijn aangebracht.

10. Staaf of stralingsenergie in een bepaalde baan geleidend orgaan, die respectievelijk dat kennelijk is bestemd om te worden toegepast in 30 een houder volgens één of meer van de voorgaande conclusies Eindhoven, mei 1981 8102343