CH652503A5

CH652503A5 - Fuehlervorrichtung zur messung einer leckage.

Info

Publication number: CH652503A5
Application number: CH3812/81A
Authority: CH
Inventors: William B Hansel
Original assignee: Hunter Environmental Services
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1985-11-15
Also published as: MX149139A; US4281534A; GR70360B; DE3049949A1; BE885645A; GB2072859A; ZA806240B; GB2072859B; EP0037419A1; IL61206A; SE8103638L; AU6488680A; NO811866L; ES495821A0; ES8107388A1; CA1145623A; NZ195201A; DK254281A; IL61206A0; DD153541A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Fühlervorrichtung zur Messung in einem leckenden Tank.

Bei den unterirdischen Tanks in Tankstellen treten über einen Zeitraum Lecks auf, so dass Benzin, Dieselöl und ähnliches ausfliesst und versickert. Solche Lecks sind gefahrlich, weil eine Grundwasserverschmutzung auftreten kann. Die Leckflüssigkeit kann sich auch in Gebäuden ansammeln, wodurch sich eine gefährliche und giftige Kohlenwasserstoffverdampfung in geschlossenen Räumen ergeben kann. Durch undichte Stellen im Tank kann oftmals Wasser eindringen, wodurch der Tankinhalt verunreinigt wird. Es ist deshalb wichtig, dass derartige undichte Stellen sobald als möglich festgestellt werden, sodass korrigierende Massnahmen getroffen werden können. Um die vorzeitige Feststellung machen zu können ist es wichtig, dass das Verfahren extrem empfindlich ist (im Bereich von 0,05 Galonen pro Stunde oder 3,1 cm3 pro Minute), um sehr kleine Leckmengen in einem relativ kurzen Zeitraum festzustellen. Dies ist aus verschiedenen Gründen notwendig, und zwar wegen des Zeitraumes, der für die Feststellung benötigt wird, des Erfordernisses, die Zapfvorrichtung während eines kurzen Zeitraumes entfernen zu müssen und ähnlichem. Bisher ist ein solches Verfahren nicht zur Hand. Es ist bekannt, die Flüssigkeitsmenge in einem Tank mittels einem Schwimmer in der Flüssigkeit nach dem archimedischen Prinzip zu messen. Jedoch sind keine der bekannten Verfahren oder Vorrichtungen für hochempfindliche, schnelle Messungen der Leckmenge in schwer zugänglichen Lagertanks anwendbar. Die US-Anmeldung 967 378 offenbart z.B. einen Lagertank mit einem Hydrometer, um das Gewicht der im Tank gelagerten Flüssigkeit zu schätzen. Die US-A 988 342 offenbart eine ähnliche Vorrichtung, die auf einem Tank montiert ist, wo aber die Skala am Boden leicht zugänglich angebracht ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Ausführung einer Fühlervorrichtung zu schaffen, um die Mengenverschiebung über einen Zeitraum zu messen und bei der Änderungen wegen der Verdampfung von Flüssigkeit kompensiert werden. Die Fühlervorrichtung ist geeicht, um die Flüssigkeitsmenge pro Änderungseinheit und nach einem kurzen Zeitraum, für gewöhnlich nur wenige Minuten, festzustellen, wobei die Änderung in der Mengenverschiebung aufgrund des Lecks aufgezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Flüssigkeitsverlustrate durch einfache Rechnung bestimmt werden.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht.

Es wird auf die Zeichnungen bezug genommen: Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen unterirdischen Koh-lenwasserstoff-Lagertank mit der Fühlervorrichtung, Fig. 2 zeigt eine detaillierte Ansicht der Fühlervorrichtung,

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen detaillierte Ansichten des bevorzugten Fühlers,

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen das Einführen eines bevorzugten Fühlers in einen Tank, und

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen das Herausnehmen eines bevorzugten Fühlers aus dem Tank.

Fig. 1 zeigt einen unterirdischen, gefüllten Kohlenwasser-stoff-Lagertank 11 mit einem in der Flüssigkeit befindlichen Fühler 12. Der Oberteil des Fühlers liegt über dem Flüssigkeitsspiegel und das Unterteil des Fühlers liegt innerhalb (ca. 1-2") ca. 2,54 bis ca. 5,0 cm vom Boden des Tanks. Der Fühler hat eine Kappe 13 und auch einen Ansatz 14 (Fig. 3) an welchem Haltedrähte oder -schnüre 15 befestigt sind, welche mit einem Seil 16 verbunden sind, welches den Fühler am Wiegebalken 17 einer Waage 18 hält. Eine Kupplung 22 kann angewendet werden, um das Seil 16 an den Wiegebalken anzuhängen. Irgendeine Änderung in der Menge am Tank entspricht einer Flüssigkeitsspiegeländerung, welche nachfolgend eine Gewichtsänderung des Fühlers ergibt. Die durch den Fühler abgetastete Mengenänderung wird auch durch einen Differentialtransformer 24 wahrgenommen, der das Tragseil 16 umschliesst. Die Waage 18 kann auf einem Gehäuse 19 angeordnet sein, das durch eine Grundplatte 20 mit Stellbolzen 21 getragen wird. Das Gehäuse 19 kann auch die gewünschte Instrumentierung enthalten und/oder kann mit Eingangs- und Ausgangssteckvorrichtungen zum Anschlies-sen geeigneter Geräte versehen sein, die später beschrieben werden. Wie dargestellt, kann die Waage mittels eines Dek-kels 23 gegen Wind geschützt sein.

Es wird nun auf Fig. 2 bezug genommen. Das Seil 16 ist durch eine abnehmbare Kupplung 22 am Wiegebalken 17 befestigt und durch einen Differentialtransformator (z.B. einen Wegmesser) 24 geführt. Am Seil 16 ist zwischen den Wicklungen des Wandlers liegend ein ferromagnetisches Material 25 befestigt, dessen Verschiebung den elektromagnetischen Fluss des Wandlers ändert, welcher durch den elektronischen Schaltkreis 26 festgestellt wird. Der Schaltkreis 26 wird durch eine Stromversorgung 27 gespeist. Es ist ersichtlich, dass der Wandler nicht notwendigerweise um das Seil 16 herum liegen muss, sondern in irgend einer geeigneten Stellung angeordnet werden kann, wobei die einzige Bedingung jene ist, dass er auf die Verschiebung des Wiegebalkens anspricht. Ein geeigneter Wandler ist in der US-A-3 179 193 beschrieben, der in Verbindung mit einem freitragenden Träger für einen Öltank, zum Wiegen der vom Tank abgezogenen und einer Verbrennungsmaschine zugeführten Ölmenge angewendet wird. Der elektronische Schaltkreis 26 enthält auch einen Verstärker, wobei ein verstärktes Signal an eine Digitalausleseeinrichtung 28 abgegeben wird, die, falls erwünscht, ein Bandschreiber oder ein anderer Drucker 29 sein kann, um die Messwerte in gedruckter Form zu erhalten.

In Fig. 3, die ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ist, ist der Fühler mit Kappe 13 und Ansatz 14 im Detail dargestellt. Der Fühler ist mit Flüssigkeit aus dem Tank gefüllt und erstreckt sich vom Flüssigkeitsspiegel 30 im Einlassstutzen 31 gerade bis über den Boden des Lagertanks 11. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Innendurchmesser des Ansatzes 14 im wesentlichen gleich dem Aussendurchmesser des Fühlers, um die Kompensation für die Verdampfung des Kohlenwasserstoffs im Tank zu erreichen. Das gesamte Füh-

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lersystem wird durch geeignete Drähte oder Schnüre 15 über eicht. Das Aufzeichnungsgerät wird dann beobachtet, um die Kupplung 22 von dem Seil 16 getragen. Änderungen festzustellen. Bei einem Streifenschreiber, der be-

Die Kompensation für die Verdampfung ergibt sich aus vorzugt wird, zeichnet die Feder eine gerade Linie auf, wenn der Tatsache, dass wenn sich der Kohlenwasserstoff im An- keine Lecks vorhanden sind. Ist ein Leck vorhanden, wird die satz befindet, jede Verdampfung, die auftritt, sowohl an der 5 Feder ausgelenkt und der Auslenkungswinkel ist bezeichnend

Oberfliche der Flüssigkeit im Tank und am Flüssigkeitsspie- für die Leckrate. Aus der Anzahl von Teilstrichen auf dem gel im Ansatz auftritt. Der Auftrieb der Kohlenwasserstoff- Streifen, über welchen die Feder ausgelenkt wird, der Laufzeit Flüssigkeit auf den Fühler ist vom Fühlerdurchmesser abhän- und der Auslenkung pro Flüssigkeitseinheit, die aus dem gig, da der Innendurchmesser des Ansatzes im wesentlichen Eichvorgang erhalten wird, kann die Leckrate einfach berech-

gleich wie der Aussendurchmesser des Fühlers ist, wird aber io net werden. Wird mit der Aufzeichnung durch die Feder in der Verdampfungsverlust am Ansatz durch die Auftriebsän- der Mitte des Streifens begonnen und die Auslenkrichtung derung wegen der Verdampfung der Flüssigkeit im Tank aus- normiert, so kann ein Lecken in oder aus dem Tank festge-

geglichen. Wenn der flüssige Kohlenwasserstoff im T ank ver- stellt werden.

dampft, wird somit dessen Auftriebskraft verringert und der Wie ausgeführt ist es möglich, die Messung bei teilweise

Fühler wird schwerer. Die Verdampfung der Flüssigkeit im 15 gefüllten Tanks durchzuführen, wenn die Temperaturkom-

Ansatz verringert jedoch das Gewicht des Fühlers um genau pensation nicht als wesentlich betrachtet wird. Bei solchen den gleichen Wert des Auftriebsverlustes und es tritt keine Messungen ist es nicht erforderlich die Steigrohre und andere

Änderung im Gewicht des Fühlers auf. Es ist selbstverständ- Rohre an dem Tank abzusperren. Es wird ein unterschiedlich lieh ersichtlich, dass anstelle der Fühler rohrförmig ist (d.h. ausgebildeter Fühler verwendet. Es ist ersichtlich, dass die kreisförmig im Querschnitt) dieser eine andere Form haben 20 Empfindlichkeit des Fühlers vom Flüssigkeitsstand im Tank kann und der Ansatz dann mit der gleichen Querschnittsform und der Form des Tanks abhängt. Je kleiner der Flüssigkeits-

hergestellt wird. Spiegel, je stärker spricht der Fühler auf eine Änderung an. Ist Durch Positionieren des Fühlers nahe am Boden des kom- der Tank bis an den Einlassstutzen mit Flüssigkeit gefüllt, ist plett mit Flüssigkeit gefüllten Tanks, wobei sich dieser im we- der Fühler am empfindlichsten. In der Mitte eines zylindri-

sentlichen über die gesamte Höhe der Flüssigkeit im Tank 25 sehen Tanks wo der Flüssigkeitsspiegel grösser ist, ist die und Steigrohr erstreckt (Fig. 1 ) werden die Einflüsse irgend- Empfindlichkeit am geringsten und die Empfindlichkeit eine Änderung in der Temperatur auf ein Mindestmass ver- schwankt dazwischen. Wird ein teilweise gefüllter Tank ge-

ringert. Dies ist so, weil die Temperatur der Flüssigkeit im messen, ist ein Fühler mit einer relativ grossen Verschiebung

Fühler im wesentlichen die gleiche ist wie die Temperatur der erwünscht, um die Empfindlichkeit zu verbessern. Auch kann

Flüssigkeit im Tank, wobei der Gradient, wenn überhaupt, 30 bei höherer Empfindlichkeit eine empfindlichere Waage ange-

der gleiche ist. Wie angegeben, ist es erwünscht, dass das Sy- wendet werden.

stem eine Änderung von (ca. 0,05 Galonen pro Stunde), ca. Der bevorzugte Fühler für geringer als vollgefüllte Tank-200 cm3 pro Stunde entspricht, misst. Da die Messungen in- anlagen ist in Fig. 4 dargestellt und kann die Form einer ebe-nerhalb weniger Minuten erfolgen ist es unwahrscheinlich, nen Platte 32 mit einem Hohlraum 33 an der Oberseite haben, dass dabei eine Temperaturänderung von mehr als einem 35 und ist mit Haltedrähten 34 und 35 versehen. Die Platte 32 ist Bruchteil von einem Grad C auftritt. Versuche zeigen, dass ausreichend schmal, so dass sie durch ein Rohr in die Flüssig-bei einem mit Benzin gefüllten Tank bei Anwendung eines keit im Tank eingebracht werden kann. Der Fühler wird auf Fühlers mit 1,59 cm (5/8") Durchmesser in einem 5 cm (2") dem Flüssigkeitsspiegel schwebend in einer horizontalen Stel-Einlassstutzen eine Änderung von ( 1 Grad Fahrenheit) lung aufgehängt, wobei sich etwas Flüssigkeit im Hohlraum 0,55 C, eine Mengenänderung etwa gleich 0,3 cm3 bewirkt, 40 33 befindet und die Querschnittsfläche der Flüssigkeit im wobei diese Änderung von 0,3 cm3 einen unbedeutenden Feh- Hohlraum ist im wesentlichen gleich wie die Querschnittsflä-ler von 0,15% darstellt. Somit haben Temperaturänderungen che, mit dem der Fühler mit der Flüssigkeit im Tank in Be-keine Bedeutung, wenn die Messungen an einem hauptsäch- rührung steht. Auf diese Weise wird die Kompensation für die lieh gefüllten Tank unter Anwendung eines Fühlers, der sich Verdampfung in der gleichen Weise wie vorstehend beschrie-im wesentlichen bis zum Boden erstreckt, durchgeführt wer- 45 ben, durchgeführt. Die Einrichtung, mit der der Fühler in den den. Es ist selbstverständlich ersichtlich, dass dort, wo keine Tank eingelassen und herausgezogen wird, ist in den Fig. 4 bis Temperaturprobleme erwartet werden, der Fühler sich nicht 8 dargestellt. Der Fühler ist mit Mitteln zum Einlassen in den bis nahe dem Boden des Tanks erstrecken muss und ein kür- Tank und zum Ausrichten in einer horizontalen Stellung auf zerer Fühler angewendet werden kann. Falls eine Tempera- der Oberfläche der Flüssigkeit versehen. Diese Mittel müssen turkompensation nicht erwünscht ist, ist es auch nicht erfor- 50 es auch ermöglichen, dass der Fühler durch die gleiche Öff-derlich die Messung bei einem vollen Tank durchzuführen. nung, durch welche er eingelassen wird, wieder herausgezo-Bei Durchführung der Leckmessung mit Temperatur- gen werden kann. Eine solche Vorrichtung, die in Fig. 4 und kompensation ist es erwünscht, sämtliche Leitungen in der Fig. 4a dargestellt ist, stellt einen Auslösemechanismus dar, Tankanlage, etwa Steigrohre und ähnliche, abzusperren, um um den Fühler leicht herausziehen zu können. Wie Fig. 4 den Raum derartiger Steigrohre zu verkleinern und um die 55 zeigt, enthält die Auslösevorrichtung einen massiven, zylin-Empfindlichkeit während der Leckmessung aufrecht zu erhal- drischen Kern 36, der von einer aus Blech, Kunststoff oder ten. Nachdem die erforderlichen Absperrungen vorgenom- anderem geeigneten Material hergestellten Abdeckung um-men sind, würde die Waage auf den Einlaufstutzen, das Mess- schlössen ist. In einer Bohrung im Kern ist eine Druckfeder 38 loch oder andere Zuflusslöcher zum Tank montiert, und der und eine Druckstange 39 eingesetzt. Das Halteseil 16 läuft Fühler durch das Loch mit Flüssigkeit aus dem Tank gefüllt. 60 durch die Mitte der Abdeckung 37 und ist an einem kleinen Der den Fühler tragende Draht wird dann an den Balken der zylindrischen Bolzen 40 mit einer Rille 41 befestigt, und zwar Waage befestigt. Es muss darauf geachtet werden, dass der durch eine Halteschraube 42 in einer festen Stellung innerhalb Fühler und sein Haltedraht nicht das Rohr oder den Tank be- des Kernes 36. Im Kern ist auch eine Augenschraube 43 oder rühren. Die Waage wird dann eingerichtet und die erforder- andere Einrichtung eingeschraubt, an welcher das Seil 34 beliehen Korrekturen an der Stromversorgung, am Wandler « festigt ist. Zwischen der Stirnfläche des Kerns 36 und der Ab-und Schreiber werden durchgeführt. Durch Hinzufügen einer deckung 37 ist eine konische Feder 42 eingelegt. Die Abdek-bekannten Flüssigkeitsmenge zum Tank und Beobachtung kung ist mit einer Öffnung 44 versehen, die mit der Druck-der Änderung am Aufzeichnungsinstrument wird dann ge- stange 39 ausgerichtet ist. Die in der Abdeckung durch die

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Öffnung 44 gebildete Kante 37a wirkt als ein Anschlag für einen Stift 45 mit einer ringförmigen Rille 46, der an den Draht 35 befestigt ist. Die Öffnung 44 ist etwa zweimal so lang wie der Durchmesser des Stiftes 45. Die Abdeckung 37 kann auch mit Halteabschnitten 47 versehen sein. Vor dem Einlassen des Fühlers in den Tank wird der Stift 45 durch die Öffnung 44 gegen die Druckstange 31 eingeführt, wobei die Rille 46 im Stift mit der Kante 37a der Abdeckung im Eingriff ist. Die Feder 42 hat die Aufgabe, die Abdeckung in einer feststehenden Lage zu halten, wegen diesem und der Feder 38 wird der Stift 45 fest an der Kante 37a gehalten. Der Fühler wird dann durch den Einlassstutzen oder ein anderes Loch (Fig. 5) in den Tank eingelassen. Nachdem der Fühler durch den Ein-

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lassstutzen eingelassen ist, öffnet er sich wie in Fig. 6 dargestellt, und nach dem Eintauchen in die Flüssigkeit, um Flüssigkeit in den Hohlraum einzubringen, wird der Fühler auf die Oberfläche der Flüssigkeit aufgesetzt (Fig. 7). Nach der s Messung der Leckmenge wird der Fühler herausgezogen. Ein das Seil 16 umschliessendes Gewicht 50 wird durch den Einlassstutzen 31 auf den Auslösemechanismus 48 herunterfallen gelassen. Wie Fig. 4a zeigt, schlägt das Gewicht auf die Abdeckung 37 auf und drückt diese nach unten, wodurch der mit io der Rille 46 an der Kante 37a gehaltene Stift 45 gelöst wird. Dadurch nimmt der Fühler die in Fig. 8 dargestellte Stellung an. Der Fühler kann dann durch den Einlassstutzen 31 leicht herausgezogen werden.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Fühlervorrichtung zur Messung der Mengenverschiebung in einem leckenden Tank, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit Aufhängeeinrichtung zur Befestigung an eine Einrichtung zur Mengenverschiebungsabtastung und mit einem Flüssigkeithaltenden Abschnitt, der im Hauptkörper vorgesehen ist, um Flüssigkeit über dem Flüssigkeitsspiegel im Tank zu halten, wobei die Querschnittsfläche des die Flüssigkeit haltenden Abschnittes im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche des mit der Flüssigkeit im Tank in Kontakt stehenden Teil des Hauptkörpers ist, wodurch Änderungen bei der Mengenverschiebungsmessung wegen Verdampfungsverluste kompensiert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem plattenähnlichen Hauptkörper, der in einer horizontalen Stellung im Tank aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der die Flüssigkeit haltende Abschnitt ein Hohlraum an der Oberseite des Körpers ist und dass die Aufhängevorrichtung einen Auslösemechanismus aufweist, um das Herausziehen der Fühlervorrichtung durch eine schmale Öffnung im Tank zu ermöglichen.