Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Schwimmdacheinflüssen bei Tankwägeanlagen

Abstract

 Die von einem Schwimmdach auf die Flüssigkeit in einem Tank ausgeübte Kraft ändert sich z.B. bei Schneeauflage. Zur Kompensation derartiger Störeinflüsse wird die vom Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübte Kraft festgestellt, der Meßwert über Lichtleiter aus dem Tankbereich übertragen und in der Tankwägeeinrichtung zur Kompensation verwendet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In letzter Zeit werden zur Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere flüssigen Brennstoffen, Tankanlagen verwendet, bei denen die Flüssigkeitsoberfläche mit einem Schwimmdach abgedeckt ist. Ein derartiges Schwimmdach ruht gewöhnlich auf einem Pontonring und ist seitlich zur Tankwand hin gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz abgedichtet. Bei der Masse- oder Inhaltsbestimmung derartiger Großtanks beeinflussen Regen, Schneeauflage, Windeinwirkung und die Reibung der Schwimmdachdichtung zum Tank hin das Meßergebnis erheblich (bis 100 t und mehr).

[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Masse- oder Inhaltsbestimmung bei einem mit Schwimmdach ausgestatteten Tank zu verbessern, indem Einflüsse des Schwimmdachs und auf das Schwimmdach kompensiert werden.

[0004] Gemäß der Erfindung gelingt dies durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 3.

[0005] Das Schwimmdach übt auf die Flüssigkeit je nach Störeinfluß eine unterschiedliche Kraft aus. Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Kraft bestimmt wird, kann sie zur Kompensation der Schwimmdacheinflüsse verwendet werden.

[0006] Andererseits verursacht die durch das Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübte Kraft eine dazu proportionale Flüssigkeitsverdrängung, die zur Kompensation von Schwimmdacheinflüssen herangezogen werden kann.

[0007] Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der im Tankbereich festgestellte Meßwert explosionssicher auf optischem Wege, nämlich über Lichtleiter aus dem Tankbereich heraus übertragen wird.

[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines ein Schwimmdach verwendenden Tanks,

Fig. 2 ein Beispiel einer Meßanordnung, bei der die Auftriebskraft eines Verdrängungskörpers festgestellt wird,

Fig. 3A und 3B schematisch Vorrichtungen, mit denen die auf das Schwimmdach ausgeübte Kraft festgestellt werden kann,

Fig. 4 schematisch eine Anordnung, bei der die Höhe einer Flüssigkeitssäule zur Feststellung der durch das Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübten Kraft ausgenützt wird,

Fig. 5 eine Anordnung, bei der die Eintauchtiefe des Schwimmdaches mittels eines Schwimmers festgestellt wird, und

Fig. 6 das Lichtübertragungssystem.

Fig. 1 zeigt einen Tank 11 mit einem Schwimmdach 9, das von einem Pontonring 12 getragen und gegebenüber der Tankwand über eine Dichtung 13 abgedichtet ist. Im Tank befindet sich Flüssigkeit 21.

[0009] Auf der Oberseite des Schwimmdaches9 sind ein oder vorzugsweise mehrere symmetrisch angeordnete Meßvorrichtungen 10 vorgesehen, die je nach nachstehend noch zu beschreibenden alternativen Ausbildungen eine Anzeige abgeben, die in Beziehung zu der vom Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübten Kraft steht. Diese Anzeige wird explosionssicher , vorzugsweise auf optischem Wege, nämlich über Lichtleiter 5 zu einer Auswerte- und Meßeinrichtung 6 geleitet, in der die übertragenen Meßwerte zu einem masseproportionalen Mittelwert für die durch das Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübten Kraft zusammengefaßt und zur Kompensation der an sich bekannten Tankwägeeinrichtung 8 zugeführt werden.

[0010] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Schwimmdach auf der Oberfläche der Flüssigkeit aufliegt, wobei je nach Gewicht des Schwimmdaches 9 und Reibung der Dichtungen 13 Flüssigkeit außerhalb des Pontonringes 12 und in einem Rohr 16 hochsteigt, das durch das Schwimmdach 9 geführt ist, mit seinem unteren Ende in die Flüssigkeit eintaucht und mit seinem oberen Ende an einer Meßvorrichtung 10 befestigt ist.

[0011] Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel taucht ein Verdrängungskörper 1 in die Flüssigkeit im Rohr 16 ein. Er steht über geeignete Lenker-, Hebel- oder andere Führungselemente 2 mit einer Meßfeder 3 in Verbindung. Die auf dem Verdrängungskörper 1 ausgeübte Auftriebskraft bewirkt eine Positionsveränderung auf der Anzeige 4, die mittels eines Lichtleiter-Abtastsystems festgestellt wird.

[0012] Der festgestellte Wert wird, wie bereits erwähnt, über das Lichtleitersystem 5 aus dem Tankbereich heraus übertragen.

[0013] Die Figuren 3A und 3B geben weitere Ausführungsbeispiele für die Feststellung der Auftriebskraft wieder, wobei in Fig. 3A als Kraftaufnehmer eine Membran 31 und gemäß Fig. 3B ein Kolben 41 im Rohr 16 angeordnet sind.

[0014] Alternativ dazu könnte an der Unterseite des Schwimmdaches 9 ein geeigneter Druckwandler angesetzt werden, der die vom Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübte Kraft feststellt und ein entsprechendes Signal aus dem Tankbereich heraus zur Auswerte- und Meßvorrichtung 6 leitet.

[0015] Fig. 4 veranschaulicht im Prinzip eine weitere Möglichkeit der Feststellung der vom Schwimmdach auf die Flüssigkeit ausgeübten Kraft bei auf der Flüssigkeit aufliegendem Schwimmdach 9, wobei diese Ausführungsform insbesondere dann zur Anwendung kommen könnte, wenn keine Verdrängung der Flüssigkeit am Tankumfang auftreten kann. Das Rohr 26 erstreckt sich in diesem Falle über das Schwimmdach 9 hinaus und es wird die Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Rohr als Meßwert für den Schwimmdacheinfluß verwendet.

[0016] Da die Eintauchtiefe des Schwimmdachs 9 in der Flüssigkeit 21 ein Maß für den Einfluß des Schwimmdachs ist, kann auch diese zur Kompensation herangezogen werden. In Abwandlung der Fig. 2 ist dann der Verdrängungskörper 1 als Schwimmer ausgebildet und es wird nicht seine Auftriebskraft, sondern allein seine Höhenlage in der Meßvorrichtung 10 festgestellt.

[0017] Eine einen derartigen Schwimmer verwendende Meßvorrichtung könnte auch dort verwendet werden, wo das Schwimmdach nicht auf der Flüssigkeit aufliegt, sondern zwischen Unterseite des Schwimmdaches 9 und Flüssigkeit 21 ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Zwischenraum vorhanden ist. Dies ist in Fig. 5 schematisch mit dem Schwimmer 51 dargestellt.

[0018] Von besonderer Bedeutung ist bei der Erfindung, daß die mit der Meßvorrichtung 10 festgestellten Werte explosionssicher, nämlich mittels des Lichtleitersystems 5 aus dem Tankbereich herausgeführt werden.

[0019] Fig. 6 zeigt Einzelheiten einer Ausführungsform des bei der erfindungsgemäßen Einrichtung anwendbaren Lichtübertragungssystems zur explosionssicheren Übertragung der Meßwerte aus dem Tankbereich.

[0020] Ein Lichtsender 60, vorzugsweise in Form einer oder mehrerer Laserdioden,ist über eine der Anzahl der Laserdioden entsprechende Anzahl von Lichtleitern 66, vorzugsweise in Form von Glasfasern, mit der Meßvorrichtung 10 verbunden. Die Positionsveränderungsanzeige 4 der Meßvorrichtung 10 (vgl. Fig. 2) ist mit einem Lochcodierungsglied, etwa in Form einer Fahne, mit senkrecht übereinander angeordneten Lochcodierungen versehen. Vom Sender führen entweder so viele Lichtleiter 66 zur Meßvorrichtung 10 wie maximal Löcher in einer Lochcodierung auftreten können oder es werden nur ein oder zwei Lichtleiter 66 verwendet und am Eingang der Meßvorrichtung 10 erfolgt eine Aufspaltung des Lichts in so viel Kanäle als maximal Löcher in einer Lochcodierung auftreten können. Hinter dem Lochcodierungsglied 62 sind mit den Lochcodierungspositionen fluchtend die Eingänge von so vielen Lichtleitern 68 vorgesehen als maximal Löcher in einer Lochcodierung möglich sind. über die Lichtleiter 68 wird die jeweils festgestellte Lochcodierung zu einem Empfänger 64 außerhalb des Tankbereichs übertragen, wo dann die bereits beschriebene Auswertung stattfindet, deren Ergebnis beispielsweise in einer Anzeige 70 angezeigt werden kann und wobei ferner ein Korrektursignal für die Gesamtmasse erzeugt wird.

[0021] Wenn vorstehend von Lochcodierungen gesprochen wurde, so werden vorzugsweise keine kreisförmigen Löcher mit Abständen zwischen den Lochcodierungen verwendet, sondern Schlitze mit einem direkten Übergang von einer Codierung zur anderen, so daß in jeder Position eine Ablesung möglich ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Kompensation des Einflusses des Gewichts eines Schwimmdachs bei der Bestimmung des Gewichts oder des Volumens des Inhalts von Tankanlagen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß die durch das Gewicht des Schwimmdachs auf die Flüssigkeit ausgeübte Kraft gemessen, der Meßwert auf explosionssicherem Weg aus dem Tankbereich übertragen und einer Auswerte- und Meßeinrichtung für den Tankinhalt zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Auftriebskraft mindestens eines in die Flüssigkeit eintauchenden Verdrängungskörpers gemessen wird.

3. Verfahren zur Kompensation des Einflusses des Gewichts eines Schwimmdachs bei der Bestimmung des Gewichts oder des Volumens des Inhalts von Tankanlagen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage eines Schwimmers i n Relation zur Schwimmdach-Position im Tankbereich gemessen, explosionssicher aus dem Tankbereich übertragen und einer Auswerte- und Meßvorrichtung zugeführt wird.

4. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßwert auf optischem Wege aus dem Tankbereich übertragen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskraft mindestens eines in die Flüssigkeit eintauchenden Verdrängungskörpers gemessen wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, gekennzeichnet durch mindestens eine auf dem Schwimmdach befestigte Kraftmeßvorrichtung (2, 3, 4), die mit einem unterhalb des Schwimmdachs (9) angeordneten Verdrängungskörper (1) in Verbindung steht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung über Führungselemente (2) auf eine mechanische Kraftmeßeinrichtung (3) einwirkt, die eine auftriebsproportionale Positionsveränderungsanzeige aufweist.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Oberseite des Schwimmdachs (9) eine Kraftmeßvorrichtung (2, 3, 4) angebracht ist, die mit dem Bereich unterhalb des Schwimmdachs (9) über einen Zylinder (16) in Verbindung steht, in dem ein Druckaufnehmer in Form einer Membran, eines Kolbens oder eines Druckwandlers angeordnet ist.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Oberseite des Schwimmdachs (9) eine Meßvorrichtung angeordnet ist, die die Höhenposition eines in die Flüssigkeit eintauchenden Schwimmers (1) feststellt.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der in der Meßvorrichtung (2, 3, 4) festgestellte Wert mittels Lichtleiter (5) aus dem Tankbereich heraus übertragen wird.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die von mehreren Meßvorrichtungen (2, 3, 4) aus dem Tankbereich übertragenen Meßwerte in masseproportionale Meßwerte umgewandelt, ein Mittelwert für die Gesamtmasse des Schwimmdaches gebildet und zur Korrektur einer Tankwägeeinrichtung (8) zugeführt wird.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß außerhalb des Tankbereichs ein Lichtsender, insbesondere mindestens eine Laserdiode angeordnet ist, die Licht über mindestens einen Lichtleiter, insbesondere eine Glasfaser zur Meßvorrichtung (2, 3, 4) leitet, daß die Positionsveränderungsanzeige (4) ein Lochcodierungsglied (62) aufweist, das im Lichtweg angeordnet ist und hinter deren Lochungen wiederum Lichtleiter, insbesondere Glasfasern, angeordnet sind, über die die abgetastete Codierung zu einem Lichtempfänger geleitet wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vom Sender zur Meßvorrichtung (2, 3, 4) so viele Lichtleiter führen wie Codierungslöcher im Lochcodierungsglied (62) vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vom Sender nur ein Lichtleiter zu der Meßvorrichtung (2, 3, 4) geführt ist und vor dem Lochcodierungsglied (62) der Lichtleiter in so viele Kanäle aufgespalten wird als Lochcodierungen vorhanden sind.

Zeichnung