Überwachungssystem für das Befüllen von Behältern

Abstract

 Beim Befüllen von Tankfahrzeugen ausgehend von ortsfesten Zapfstellen ergibt sich insbesondere bei der Förderung umweltgefährdender Flüssigkeiten das Problem, daß sowohl der Zustand von Verbindungsleitungen einer laufenden Überprüfung bedarf als auch eine Überfüllung des Tank­behälters des genannten Fahrzeugs verhindert werden muß. Zur Gewährleistung dieser und anderer notwendiger Sicher­heitsvorkehrungen wird ein erfindungsgemäßes Überwachungs­system vorgeschlagen, bei welchem der Füllstand innerhalb eines Behälters (1) durch eine Überfüllsicherung, z. B. ein Kaltleitersystem überwacht wird, welches einen Teil eines im wesentlichen geschlossenen Stromkreises bil­det, in welchen darüber hinaus die elektrisch leitfähig ausgebildeten Verbindungsleitungen (11, 12), die jeweils die Verbindungen zum Befüllen sowie zum Entlüften des Be­hälters (1) bilden und eine Überwachungseinrichtung (18) eingebunden sind, durch welche über eine Steuerungsein­richtung (23) das den Produktfluß zu steuernde Absperror­gan (10) betätigbar ist. Die Verbindungsleitungen (11, 12) sind im wesentlichen elektrisch isoliert an den Rohrlei­tungen (6, 7) der Zapfstelle einerseits als auch den ent­sprechenden Anschlüssen des Behälters (1) angebracht, wobei durch Widerstände (13), durch welche diese Iso­lierungen überbrückt werden, lediglich die Ableitung statischer Elektrizität sichergestellt ist. Die Über­wachung des Befüllvorgangs beruht auf einer konti­nuierlichen Überprüfung der Leitfähigkeit des genannten Stromkreises, wobei in Abhängigkeit von dieser Überprüfung das Absperrorgan (10) geöffnet oder geschlossen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem ent­sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Handhabung umweltgefährdender Flüssigkeiten erfordert insbesondere beim Befüllen transportabler Gefäße wie z.B. Tankwagen in Abhängigkeit von den besonderen Eigenschaften der Flüssigkeit die Beachtung besonderer Sicherheitsvor­kehrungen. Dies betrifft sowohl die Zuverlässigkeit der Verbindungen zwischen ortsfesten, dem Befüllen dienenden Rohrleitungsanschlüssen einerseits und dem Gefäß anderer­seits sowie den Befüllvorgang selbst, insbesondere die Über­wachung der Einhaltung eines maximalen Füllstandes inner­halb des Behälters.

[0003] Die bisher bekannten Systeme, nämlich Waagen, Zähler, Zapfpistolen oder dergleichen gelten in zahlreichen Fällen unter anderem aufgrund von Schmutzablagerungen als nicht hinreichend betriebssicher und erfassen außerdem nur jeweils Teilaspekte des genannten Problems. Dies trifft auch für die an sich bekannten Überfüllsicherungen zu.

[0004] Bei den hier zur handhabenden Flüssigkeiten kann es sich beispielsweise um wassergefährdende, brennbare Flüssig­keitsgemische, Säuren, Lösungsmittel und dergleichen handeln, welche in Einzelfällen Korrosionsprobleme mit sich bringen, wodurch sich die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen einer Zapfstelle und einem Tankfahr­zeug im Zeitablauf ändert. Die Beachtung all dieser Sicherheitsvorkehrungen stellt darüber hinaus ein Hinder­nis dar, um derartige Zapfstellen in automatisiert arbei­tende Anlagen zu integrieren.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein für das Be­füllen von Behältern geeignetes Überwachungssystem zu entwerfen, durch welches eine automatische Überwachung der wesentlichen Sicherheitsaspekte des Befüllvorgangs möglich ist und durch welches bei die Betriebssicherheit gefährdenden Störungen ein laufender Befüllvorgang sofort unterbrochen wird bzw. ein Befüllvorgang nicht eingeleitet wird. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Überwachungssystem durch die Merkmale des Kennzeichnungs­teils des Anspruchs 1.

[0006] Erfindungswesentlich ist, daß eine Überfüllsicherung, nämlich eine als Grenzwertmelder fungierende Meßeinrichtung mit einer Einrichtung zur Überprüfung des Zustands der Verbindungsleitung kombiniert ist, so daß Störungen im Bereich der Verbindungsleitung einerseits und eine möglich Überfüllung des Behälters andererseits sofort erkennbar sind. Die Signalisierung derartiger Störungen kann beispielsweise mit einer sofortigen Unterbrechung des Produktflusses verknüpft werden. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, derartige Störungen in an sich bekannter Weise in einer Schaltwarte zur Anzeige zu bringen. Der genannte Stromkreis, in den sowohl die Meßeinrichtung als auch die Verbindungsleitung einge­bunden sind, stellt somit das Element dar, durch welches die Überwachung durchgeführt wird. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang ferner, daß die elektrisch leitfähige Verbindungsleitung gegenüber der Zapfstelle einerseits und dem Behälter andererseits elektrisch isoliert ange­bracht ist, so daß der über die Verbindungsleitung geführte elektrische Strom lediglich von der Beschaffen­heit dieser Leitung bzw. deren Verknüpfung mit den iso­lierten Enden der Zapfstelle bzw. dem ebenfalls isolierten Anschlußstellen des Behälters abhängig ist.

[0007] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ist die Meßeinrichtung als Kaltleitersystem ausgebildet, welches hier aufgrund seines robusten Aufbaus als besonders vorteilhaft ange­sehen wird. Es ist insbesondere erschütterungsfest, wobei zum Betrieb lediglich zwei Adern benötigt werden. Das Kaltleitersystem reagiert bekanntlich auf die Temperatur eines Widerstands und wird hier als Grenzwertgeber ein­gesetzt. Eine durch Erreichung eines maximalen Füllstands bedingte Widerstandsänderung kann somit über den genannten Stromkreis sofort erkannt und steuerungstechnisch zur Unterbindung eines weiteren Produktflusses umgesetzt werden. Über die genannte Überwachungseinrichtung wird in dem Stromkreis eine Spannungsquelle zur Verfügung gestellt und darüber hinaus der Stromkreis überwacht, beispiels­weise hinsichtlich dessen Leitfähigkeit. Sowohl während eines laufenden Befüllvorgangs als auch vor der Einleitung eines Befüllvorgangs ist somit über den Stromkreis der Zustand der Verbindungsleitung erkennbar.

[0008] Durch die Merkmale des Anspruchs 3 werden lokale elektro­statische Ladungen vermieden.

[0009] Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung schematisch wiedergegebene Ausführungs­beispiel näher erläutert werden.

[0010] Mit 1 ist in der Zeichnung ein transportierbarer Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeiten bezeichnet, der an der Stelle 2 mit einer Befüll- und an der Stelle 3 mit einer Entlüftungsöffnung versehen ist. Bei den, in dem Behälter 1 aufgenommenen Flüssigkeiten kann es sich beispielsweise um wassergefährdende Stoffe wie brennbare Flüssigkeits­gemische, Säuren, Lösungsmittel und dergleichen handeln, somit um Flüssigkeiten, deren Handhabung besonderen Sicherheitsvorschriften unterliegt.

[0011] Die an den Stellen 2,3 befindlichen Öffnungen des Behälters sind in nicht näher dargestellter Weise verschließbar aus­gebildet und außenseitig jeweils mit Anschlußflanschen 4, 5 versehen.

[0012] Mit 6, 7 sind stationär angeordnete Rohrleitungen bezeich­net, die jeweils der Zuführung von Flüssigkeit bzw. der Entlüftung dienen und deren Endpunkte durch Anschluß­flansche 8,9 gebildet werden. Im Zuge der Rohrleitung 6 ist ein beispielsweise elektromagnetisch schaltbares Absperrorgan 10 angeordnet.

[0013] Mit 11,12 sind Verbindungsleitungen, beispielsweise flexible Verbindungsschläuche bezeichnet, die endseitig wie­derum jeweils in Anschlußflanschen 11′ bzw. 12′ enden. Die Verbindungsleitung 11 ist über ihre Anschlußflansche 11′ an die Rohrleitung 6 einerseits und den Anschlußflansch 4 des Behälters 1 andererseits angeschlossen. Eine ver­gleichbare Verknüpfung besteht zwischen den Anschlußflan­schen 12′ der Verbindungsleitung 12 bezüglich der Rohr­leitung 7 einerseits und dem Anschlußflansch 5 des Behälters 1 andererseits.

[0014] Die Verbindungsleitungen 11,12 sind in an sich bekannter Weise elektrisch leitfähig ausgebildet, wobei die durch die Paarungen von Anschlußflanschen 8,11′;4,11′;5,12′ und 9,12′ gebildeten Flanschverbindungen als elektrisch iso­lierende Verbindungen ausgestaltet sind. Dies kann in grundsätzlich beliebiger Weise geschehen, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird. Lediglich zur Vermeidung elektrostatischer Aufladungen sind die genannten Isolier­verbindungen durch Widerstände 13 überbrückt.

[0015] Mit 14 ist eine Einrichtung zur Feststellung des maximal zu­lässigen Flüssigkeitspegels innerhalb des Behälters 1 be­zeichnet, deren Meßfühler z. B. durch einen an sich bekann­ten Kaltleiter gebildet wird. Das Funktionsprinzip derarti­ger Kaltleitersysteme basiert darauf, daß mit dem Eintauchen des Kaltleiters in die Flüssigkeit, deren maximal zu­lässiger Pegel mit 15 bezeichnet ist, eine Widerstands- und damit eine Stromänderung eintritt, aus welcher die Information abgeleitet wird, daß der maximal zulässige Pegel 15 erreicht ist. Die eigensicher ausgeführte Ein­richtung 14 ist in einen Stromkreis eingebunden, welcher ausgehend von der Einrichtung 14 durch ein Leitungselement 16, die Verbindungsleitung 11, ein Leitungselement 17, eine Überwachungseinrichtung 18, ein Leitungselement 19, die Verbindungsleitung 12 und ein Leitungselement 20 gebildet wird. Durch die Leitungselemente 16,20 wird eine elektrische Verbindung zwischen den dem Behälter 1 zuge­kehrten Enden der Verbindungsleitungen 11,12 einerseits und der Einrichtung 14 andererseits hergestellt. Durch die Leitungselemente 17, 19 werden elektrische Verbindungen zwischen den den Rohrleitungen 6,7 zugekehrten Enden der Verbindungsleitungen 11,12 einerseits und der Überwachungs­einrichtung andererseits hergestellt. Durch die Über­wachungseinrichtung 18, welche mit einem zeichnerisch an­gedeuteten Netzanschluß 21 versehen ist, wird diesem zu­letzt genannten Stromkreis, der im wesentlichen als in sich geschlossener Stromkreis angesehen werden kann, eine definierte Spannung aufgeprägt, so daß sich ein von der Temperatur des Kaltleiters abhängiger Strom einstellt.

[0016] Die Überwachungseinrichtung 18, die im folgenden anhand ihrer Funktionen beschrieben werden wird, deren bauteil­mäßige Realisierung jedoch grundsätzlich beliebig ist, steht über eine Leitung 22 mit einer Steuereinrichtung 23 in Verbindung, durch welch letztere das Absperrorgan 10 betätig­bar ist. Es kann die Steuereinrichtung 23 darüber hinaus mit einer Anzeigeeinheit 24, welche den jeweiligen Schaltzu­stand des Absperrorgans 10 bzw. Störmeldungen, welche durch die Überwachungseinrichtung 18 übertragen werden, anzeigt. Praktisch kann die Anzeigeeinheit 24 beispielsweise der Monitor einer EDV-Anlage sein.

[0017] Schließlich ist mit 25 ein mit Drucktasten 26 und Kontroll­leuchten 27 versehenes Betätigungsgerät bezeichnet, über welches der Vorgang des Befüllens des Behälters 1 akti­vierbar ist bzw. auch beendet werden kann. Der Vorgang des Befüllens, welcher durch Öffnung des Absperrorgans 10 ein­geleitet wird, findet jedoch nur dann statt, wenn diverse Sicherheitsfunktionen erfüllt sind, zu denen unter anderem der Füllstand des Behälters 1 gehört. So kann ein Befüll­vorgang nicht ausgelöst werden, wenn der maximal zulässige Pegel 15 erreicht ist.

[0018] Im folgenden soll kurz auf die Wirkungsweise des oben beschriebenen Überwachungssystems eingegangen werden:

[0019] Sobald die beidseitigen Flanschverbindungen der Verbindungs­leitungen 11,12 mit den ortsfesten Rohrleitungen 6,7 einerseits und den Befüllöffnungen bzw. Entlüftungsöff­nungen des Behälters 1 andererseits hergestellt sind, wird über das Betätigungsgerät 25 der Befüllvorgang ausgelöst. Ein hierdurch bewirktes Schaltsignal gelangt zunächst in die Überwachungseinrichtung 18, durch welche an den oben genannten Stromkreis eine definierte Spannung gelegt wird und der Widerstand des Kaltleiters überprüft wird. In diese Prüfung, die im wesentlichen auf einer Widerstands- bzw. Leitfähigkeitsmessung beruht, ist der Zustand der Verbindungsschläuche 11,12 sowie der in der Zeichnung mit 28 bezeichneten Schlauchkupplungen mit einbezogen. Dieser Prüfvorgang findet während eines definierten Zeitintervalls statt, wobei über die Leitung 22 erst dann ein Freigabe­signal an die Steuereinrichtung 23 erfolgt, wenn keine Störung festgestellt worden ist. Über die Steuereinrich­tung 23 wird dann das Absperrorgan 10 geöffnet.

[0020] Das Überwachungssystem bleibt während des gesamten Füll­vorgangs aktiviert, d.h. sobald der Flüssigkeitsstand im Behälter 1 den maximal zulässigen Pegel 15 erreicht hat, welches anhand der Widerstandsänderung des Kaltleiters der Einrichtung 14 feststellbar ist, wird mittels der Überwachungseinrichtung 18 nunmehr die Steuereinrichtung 23 dahingehend betätigt, daß das Absperrorgan 10 geschlossen wird. Außerdem wird ein laufender Befüllvorgang automa­tisch unterbrochen, sobald sich irgendeine Störung ein­stellt, die eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des oben bezeichneten Stromkreises zur Folge hat.

[0021] Mit 29 ist ein, in das Leitungselement 17 integrierter Not-Ausschalter bezeichnet.

[0022] Man erkennt, daß das oben bezeichnete Überwachungssystem ein automatisches Befüllen von Behältern 1 und damit sicheres Handhaben der eingangs bezeichneten Flüssig­keiten gewährleistet, wobei sowohl eine Überwachung der Verbindungsleitungen gegeben ist als auch ein Überschreiten eines maximal zulässigen Füllstands im Behälter vermieden wird.

[0023] Die, die Anschlußflansche 11′,12′ tragenden Rohrleitungs­elemente können wahlweise als Teil der Rohrleitungen 6,7 bzw. des Behälters 1 oder auch als Teil der Verbindungs­leitungen 11,12 betrachtet werden.

Ansprüche

1. Überwachungssystem für das Befüllen von Behältern (1) aus einer mit einem Absperrorgan (10) gesicherten Zapfstelle unter Mitwirkung wenigstens einer Ver­bindungsleitung (11,12) mit einer, den maximal zulässigen Pegel (15) des Produktes erfassenden, vorzugsweise elektrischen Meßeinrichtung, gekenn­zeichnet durch eine elektrische leitfähige Ver­bindungsleitung (11), deren Verknüpfung mit dem Behälter (1) einerseits und mit der Zapfstelle anderer­seits elektrisch im wesentlichen isoliert ausgebildet ist und durch einen, der Überwachung des Befüllvor­gangs dienenden elektrischen Stromkreis, in welchen sowohl die Meßeinrichtung als auch die Verbindungs­leitung (11) eingebunden sind.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Meßeinrichtung ein an sich bekanntes Kaltleitersystem ist, daß in dem Stromkreis eine mit einer Steuerungseinrichtung (23) in Wirkverbindung stehende Überwachungseinrichtung (18) angeordnet ist und daß die Überwachungseinrichtung zumindest eine Spannungsquelle und Funktionselemente zur Messung elek­trischer, zur Beschreibung des Füllstands des Behälters (1) sowie des Zustands der mechanischen Verbindung zwischen der Zapfstelle und dem Behälter geeigneter Parameter des Stromkreises umfaßt.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­zeichnet durch die elektrischen Isolierungen der Ver­knüpfungen der Verbindungsleitung (11,12) mit der Zapfstelle einerseits und dem Behälter (1) andererseits überbrückende Widerstände (13) zur Ableitung elek­trostatischer Ladungen.

4. Überwachungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfstelle aus wenigstens zwei Anschlüssen, nämlich einer Rohrleitung (6) zum Befüllen des Behälters und einer Rohrleitung (7) zur Führung von Abluft aus dem Behälter (1) besteht, daß an dem Behälter (1) Anschlüsse zur Befüllung sowie zur Entlüftung angeordnet sind, daß die Anschlüsse während des Befüllens über Verbin­dungsleitungen (11,12) gekuppelt sind und daß beide Verbindungsleitungen (11,12) im wesentlichen elektrisch isoliert gekuppelt und in den genannten Stromkreis ein­gebunden sind.

5. Überwachungssystem nach einem der vorangegangenen An­sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­wachungseinrichtung (18) eine Betätigungseinrichtung (25) zugeordnet ist und daß das den Produktfluß steuern­de Absperrorgan (10) in Abhängigkeit von dem Betriebs­zustand des genannten Stromkreises schaltbar ist.

Zeichnung