PL195103B1 - Sposób i urządzenie do określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do okre slania ilo sci medium p lynnego przepompowanego do zbiornika, zawieraj ace pomi edzy pojemnikiem i zbiorni- kiem urz adzenie przewodowe, przy czym urz a- dzenie przewodowe jest po laczone z urz adze- niem t locz acym, urz adzenie do oddzielania gazu z medium p lynnego, funkcjonuj ace na zasadzie magnetostrykcji urz adzenie pomiaro- we okre slaj ace ilo sc medium p lynnego umiesz- czone zasadniczo wewn atrz zbiornika oraz urz adzenie komputerowe do wprowadzania wyników pomiarów, znamienne tym, ze zbior- nik (6), stanowi integraln a jednostk e (X) z urz a- dzeniem do oddzielania gazu, za s urz adzenie pomiarowe (16, 18, 20, 22) jest urz adzeniem okre slaj acym po lo zenie przynajmniej jednej po- wierzchni granicznej (24) medium p lynnego (4) w zbiorniku (6). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika zawierające pomiędzy pojemnikiem i zbiornikiem urządzenie przewodowe oraz urządzenie tłoczące połączone z urządzeniem przewodowym, a także urządzenie do oddzielania gazu z ośrodka.

Tego rodzaju sposoby i urządzenia znajdują zastosowanie w najróżniejszych dziedzinach, takich jak na przykład mleczarstwo lub dystrybucja paliw silnikowych.

W zakresie mleczarstwa, samochód-cysterna przyjeżdża regularnie do określonych producentów mleka i pobiera tam z jednego lub wielu pojemników zasobnikowych mleko zebrane na przykład w cią gu dnia. Waż ne jest przy tym, aby pobrane iloś ci mleka został y dokł adnie zmierzone i zarejestrowane gdyż stanowią one podstawę dla późniejszych rozliczeń pomiędzy wytwórcą i odbiorcą. Z tego powodu stawia się wysokie wymagania co do jakości pomiaru ilości mleka, co uwidocznia się w tym, że istnieją prawne ustalenia pod względem cechowania i jakości wyników pomiarów.

Aby sprostać tym wymaganiom konieczne jest zminimalizowanie możliwych błędów pomiarowych. Szczególnie istotnym i tylko przy dużym nakładzie aparaturowym dającym się wyeliminować błędem pomiarowym jest błąd wynikający z faktu, że na przykład mleko podczas przebiegu pobierania za pomocą pomp lub tym podobnych wzbogaca się w powietrze, co widoczne jest w postaci mniej lub bardziej silnego spieniania się mleka. Z tego względu konieczne jest przed właściwym pomiarem ilości przeprowadzenie oddzielenia powietrza. Z tego powodu w większości urządzeń i sposobów znanych ze stanu techniki, mleko doprowadza się najpierw do oddzielacza powietrza, gdzie pozostaje ono aż do wystarczającego odgazowania, aby dopiero potem poprzez przepływomierz doprowadzić je do napełnianego zbiornika.

W Republice Federalnej Niemiec istnieje na przykł ad przepis (DIN 19217:1997-11), który zawiera obligatoryjne przepisy w związku z oddzielaniem powietrza (zawarty tam akapit 2.10.2). Norma DIN zaleca obligatoryjnie, aby w celu wypełnienia obowiązku cechowania urządzenie do oddzielenia gazu stanowiło oddzielny element instalacji. Prowadzi to do powstawania wysokich nakładów na aparaturę. Poza tym, w instalacjach z oddzielnym oddzielaczem gazu (co na podstawie przepisów DIN jest obligatoryjne), powstaje problem wspomnianego już opóźnienia czasowego podczas przetłaczania ośrodka, gdyż musi on w międzyczasie pozostawać w oddzielaczu powietrza. Dlatego też już w europejskim opisie patentowym EP 0 626 567 B1 proponowany jest przepływomierz, który nawet przy mleku zawierającym powietrze jest w stanie wystarczająco dokładnie ustalić jego objętość. Mimo tego to dobrze działające urządzenie oraz przeprowadzany przy jego użyciu sposób, są stosunkowo pracochłonne i dlatego wymagają ulepszenia.

W niemieckim opisie DE 33 19 277 A1 przedstawiony jest pł ywak do sterowania poziomem w wewnętrznej przestrzeni zbiornika mleka. Poziom mleka ustala się przez to, że w wewnętrznej przestrzeni pływaka znajduje się magnes, który współdziała z magnesem trwałym znajdującym się w głębokościomierzu prętowym.

W europejskim opisie EP 0 806 636 A1 przedstawione jest również urzą dzenie do ustalania poziomu, w tym przypadku w zbiorniku paliwa w samolocie. Urządzenie to zawiera wartą wymienienia właściwość według której ustalanie poziomu zachodzi na podstawie tak zwanej zasady magnostrykcji, to znaczy według sposobu, w którym wykorzystuje się czas przebiegu impulsów ultradźwiękowych, które wytwarzane są przez pola magnetyczne.

W brytyjskim opisie GB 1512807 opisane są sposób i urzą dzenie należące do dziedziny techniki zgodnej z wynalazkiem. W układzie przewodowym tego urządzenia przewidziany jest przepływomierz do określania ilości tłoczonej cieczy, przed którym włączony jest oddzielny oddzielacz gazu.

Opis St. Zjedn. Ameryki US 5,757,664 dotyczy komputerowego sterowanego systemu nadzorczego składu zbiorników benzyny i tym podobnych.

Natomiast opis niemiecki DE 2835036 dotyczy sposobu i urządzenia do nadzorowania zawartości podziemnych zbiorników do płynnych paliw silnikowych.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika, które to urządzenie przy możliwie małych nakładach aparaturowych i z wyeliminowaniem błędów pomiarowych pochodzących od dodatków gazowych, zapewnia bardzo dokładne ustalanie objętości.

Urządzenie do określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika zawierające pomiędzy pojemnikiem i zbiornikiem urządzenie przewodowe, przy czym urządzenie przewodowe jest

PL 195 103 B1 połączone z urządzeniem tłoczącym, urządzenie do oddzielania gazu z medium płynnego, funkcjonujące na zasadzie magnetostrykcji urządzenie pomiarowe określające ilość medium płynnego umieszczone zasadniczo wewnątrz zbiornika oraz urządzenie komputerowe do wprowadzania wyników pomiarów, według wynalazku charakteryzujące się tym, że zbiornik, stanowi integralną jednostkę z urządzeniem do oddzielania gazu, zaś urządzenie pomiarowe jest urządzeniem określającym położenie przynajmniej jednej powierzchni granicznej medium płynnego w zbiorniku.

Urządzenie pomiarowe mierzące poziom napełnienia ma połączony z urządzeniem komputerowym, transsonarowy przetwornik przemieszczenia funkcjonujący na zasadzie magnetostrykcji, zawierający co najmniej jeden głębokościomierz prętowy i co najmniej jeden pływak, przy czym pływak względnie pływaki jest/są wyposażone w przynajmniej jeden magnes.

Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku do górnej strony zbiornika przymocowany jest głębokościomierz prętowy, zaś przy dolnej stronie zbiornika umieszczony jest nadajnik sygnału odniesienia, zasadniczo na osi głębokościomierza prętowego, zaś głębokościomierz prętowy przechodzi poprzez nadajnik sygnału odniesienia. Do dolnej strony zbiornika przymocowany jest głębokościomierz prętowy.

Urządzenie pomiarowe mierzące poziom napełnienia ma częstotliwość pomiarową 500 Hz.

Korzystnie, pływak stanowi pływak podwójny do pomiaru gęstości.

Głębokościomierz prętowy otoczony jest rurą stabilizującą, przy czym rura stabilizująca ma pojedyncze otwory.

Urządzenie komputerowe ma filtr cyfrowy.

Urządzenie pomiarowe mierzące poziom napełnienia stanowi urządzenie pomiarowe wybrane z grupy obejmującej urządzenie pomiarowe pojemno ściowe, potencjometryczne, ultradźwiękowe.

Głębokościomierz prętowy, zwłaszcza w zbiorniku symetrycznym, umieszczony jest w objętościowym środku.

Korzystnie, urządzenie według wynalazku ma urządzenie do pomiaru temperatury i/lub dwuosiowy klinometr do pomiaru kątowego położenia zbiornika.

Natomiast, w doprowadzeniu do zbiornika umieszczony jest przepływomierz, ponadto urządzenie ma pobieracz próbek, zaś ilość pobranych próbek jest proporcjonalna do strumienia objętości w ukł adzie.

Urządzenie przewodowe ma zawór zwrotny oraz jeden lub wiele nastawnych, względnie sterowalnych zaworów. Korzystnie, urządzenie przewodowe zawiera zwoje.

Urządzenie tłoczące stanowi pompa obracającą się wokół osi pionowej.

Urządzenie komputerowe połączone jest z jednym lub wieloma nastawialnymi względnie sterowalnymi zaworami i/lub urządzeniem tłoczącym.

Sposób określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika, w którym medium płynne transportuje się urządzeniem przewodowym za pomocą urządzenia tłoczącego, oddziela się gaz zawarty w medium płynnym, przy czym ustala się ilość medium płynnego za pomocą urządzenia pomiarowego funkcjonującego na zasadzie magnetostrykcji, a wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego, według wynalazku charakteryzujący się tym, że gaz oddziela się przynajmniej częściowo w zbiorniku stanowiącym integralną jednostkę z urządzeniem do oddzielania gazu oraz mierzy się ilość medium płynnego w zbiorniku przez określenie poziomu napełnienia zbiornika.

Porównuje się różnicę czasu biegu sygnału wytwarzanego w miejscu znajdowania się pływaka i sygnału wytwarzanego w miejscu stałym względem zbiornika.

Przeprowadza się jeden lub kilka pomiarów temperatury oraz mierzy się położenie kątowe zbiornika i/lub gęstość medium płynnego, po czym wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego. Stosuje się częstotliwość pomiarową wynoszącą 500 Hz. Przed wprowadzeniem do zbiornika oddziela się część wtrąconego gazu.

W sposobie według wynalazku podczas przebiegu napełniania pobiera się próbki, przy czym ilość próbek koreluje się z transportowaną objętością medium płynnego.

Dowolne wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego, kontrolującego w sposób ciągły poziom napełnienia, przy czym pomiar poziomu napełnienia ocenia się z wykorzystaniem filtru cyfrowego.

W urzą dzeniu wedł ug wynalazku urzą dzenie do oddzielania gazu i zbiornik stanowią zintegrowany zespół, przy czym zasadniczo we wnętrzu zbiornika znajduje się urządzenie mierzące poziom napełnienia w celu ustalenia położenia przynajmniej jednej powierzchni granicznej medium znajdującego się w zbiorniku, zaś urządzenie pomiarowe mierzące poziom napełnienia ma przynajmniej jeden głębokościomierz prętowy. Przy korzystaniu z urządzenia według wynalazku zbędne jest stosowanie

PL 195 103 B1 oddzielnego oddzielacza powietrza. Oddzielanie powietrza następuje dopiero w napełnianym lub napełnionym zbiorniku. Możliwe jest to, gdyż przeprowadzane za pomocą pomiaru poziomu pomiary objętości dokonywane są w zbiorniku bardzo precyzyjnie (a nie wyłącznie za pomocą usytuowanego przed zbiornikiem przepływomierza).

Koszty na nakłady aparaturowe uległy dzięki temu znacznemu zmniejszeniu.

Niniejszy wynalazek wykazuje swoje zalety zwłaszcza dla ośrodków ciekłych. Nie ogranicza się jednak jego zastosowanie tylko do ośrodków ciekłych lecz zachowuje wiele swych zalet także w odniesieniu do ośrodków kleistych lub nawet sypkich.

W urządzeniu według wynalazku transsonarowy przetwornik przemieszczenia urządzenia pomiarowego pracuje na zasadzie magnetostrykcyjnej i jest sprzężony z urządzeniem komputerowym, przy czym przetwornik ten wyposażony jest w przynajmniej jeden głębokościomierz prętowy i w przynajmniej jeden pływak, a pływak (lub pływaki) wyposażony jest (są) w przynajmniej jeden magnes. Zasada magnetostrykcyjna polega na zjawisku, że dwa krzyżujące się pola magnetyczne powodują odkształcenie metalu, w którym są skupione. Jeżeli w głębokościomierzu prętowym istnieje impuls prądu wzbudzającego, to powoduje to w odniesieniu do głębokościomierza prętowego powstanie symetrycznego osiowo magnetycznego pola wzbudzającego. Współdziała on z krzyżującymi się polami magnetycznymi magnesów w pływakach, wskutek czego wytwarza się krótkotrwała deformacja i powstaje przy tym impuls ultradźwiękowy w głębokościomierzu prętowym działającym jako falowód. Z czasu przebiegu impulsu ultradź wię kowego poprzez głębokoś ciomierz prę towy, aż do odbiornika umieszczonego korzystnie na końcu pręta, przy znajomości prędkości dźwięku w falowodzie, można uzyskać informacje co do położenia magnesu a więc i pływaka. Za pomocą tak wyposażonego urządzenia można mierzyć położenie pływaka aż do rzędu wielkości wynoszącej 10 μm. Transsonarowe przetworniki przemieszczeń są ponadto długo stabilne w czasie i dlatego spełniają ostre wymagania przepisów dotyczących cechowania i dokładności pomiaru.

Wskutek umocowania głębokościomierza prętowego przy górnej stronie zbiornika możliwe jest łatwe wyjęcie i montaż głębokościomierza prętowego, co na przykład korzystne jest przy jego konserwacji i czyszczeniu.

Szczególnie korzystne jest gdy nadajnik sygnału odniesienia umieszczony jest na dolnej stronie zbiornika zasadniczo na osi głębokościomierza prętowego, a głębokościomierz prętowy przechodzi poprzez nadajnik sygnału odniesienia. Nadajnik sygnału odniesienia wysyła sygnał niezależny od stanu napełnienia tak, że odbiornik odbiera na ogół dwa kolejno nadchodzące sygnały. Za pomocą pomiaru czasu przebiegu obu sygnałów i obliczeniu różnicy, przy uwzględnieniu wydłużenia głębokościomierza prętowego zależnego na przykład od temperatury, można wyeliminować błąd pomiaru.

Przez umieszczenie nadajnika sygnału odniesienia przy dolnej stronie zbiornika i za pomocą przechodzącego poprzez ten nadajnik głębokościomierza prętowego, pływak może przemieszczać się aż do dolnego obszaru zbiornika i wytwarzać odpowiednie sygnały poziomu napełnienia. Głębokościomierz prętowy ze względu na swobodne przechodzenie poprzez nadajnik sygnału odniesienia nie jest ograniczony w swym wydłużaniu powodowanym temperaturą, które tym samym może zachodzić bez ujemnego oddziaływania na układ.

Umocowanie głębokościomierza prętowego przy dolnej stronie zbiornika może być również korzystne, zwłaszcza ze względu na stworzenie możliwie różnorodnych możliwości konstrukcyjnych.

Przetwornik przemieszczenia pracujący przy częstotliwości pomiarowej wynoszącej 500 Hz (a więc przy tak dużej częstości powtarzania) umożliwia pomiar kwazi ciągły.

Jako pływak korzystnie stosuje się pływak podwójny do pomiaru gęstości, gdyż w ten sposób oprócz pomiaru stanu napełnienia uzyskuje się dodatkowe informacje dotyczące stanu medium.

Ponadto korzystne jest, gdy głębokościomierz prętowy otoczony jest rurą stabilizującą, przy czym rura stabilizująca ma poszczególne otwory umożliwiające przechodzenie ośrodka. Wynikają stąd zalety zwłaszcza w związku z zastosowaniem urządzenia według wynalazku w samochodach-cysternach. Wskutek ruchu pojazdów powierzchnia cieczy zostaje wprawiona zazwyczaj w silny ruch, przy czym uspokojenie tych ruchów powierzchni może zająć niepożądanie długi czas. Jeżeli jednak głębokościomierz prętowy otoczony jest rurą stabilizującą i która to rura poprzez otwory, na zasadzie naczyń połączonych łączy się z pozostałą objętością zbiornika, to w decydującym obszarze otaczającym pręt bezpośrednio, zachodzi uspokojenie szybsze o rzędy wielkości, a tym samym prowadzi to do znacznej oszczędności czasu i kosztów.

W podobny sposób można zastosować urządzenie komputerowe, które zawiera filtr pracujący zgodnie z oprogramowaniem i który nadaje się do przekształcania wartości poziomu napełnienia na

PL 195 103 B1 wartości objętości. Zastosowanie filtru cyfrowego możliwe jest ze względu na używanie wysokiej częstotliwości pomiarowej. W zasadzie stosować można wszystkie znane filtry, takie jak na przykład filtr Butterwortha'a, Czebyszewa lub Bessel'a. Urządzenie komputerowe ma dostęp do danych dotyczących geometrii zbiornika tak, że wspomniane przeliczenie może zostać dokonane. Zaletą jest to, że wskazywane mogą być bezpośrednio żądane dane dotyczące objętości, a nie pierwotnie zmierzone dane dotyczące poziomu napełnienia.

Urządzenie mierzące poziom napełnienia może zawierać również głębokościomierz prętowy pojemnościowy lub potencjometryczny. Poza tym, można zastosować ultradźwiękowe urządzenie pomiarowe. Zwiększa to możliwości odnośnie zastosowania, na przykład w związku z różnymi fizycznymi własnościami ewentualnych ośrodków.

Korzystnie głębokościomierz prętowy, zwłaszcza w zbiornikach symetrycznych, umieszczony jest w objętościowym środku. Wskutek tego zminimalizowane są błędy pomiarowe spowodowane skośnym ustawieniem zbiornika.

Poza tym, urządzenia do pomiaru temperatury mogą być zastosowane przy dowolnych elementach składowych, korzystnie wewnątrz zbiornika, a wyniki pomiarów temperatury doprowadzane są do urządzenia komputerowego. Wskutek tego można przeprowadzać korektę błędów pomiarowych zależnych od temperatury już na poziomie oprogramowania.

Szczególnie korzystne jest, gdy urządzenie komputerowe połączone jest ponadto z dwuosiowym klinometrem. Wskutek tego do urządzenia komputerowego mogą być wprowadzane dane dotyczące położenia kątowego zbiornika, co powoduje dodatkowe możliwości korekty zwiększające dokładność pomiaru.

Korzystnie, układ wyposażony jest w pobieracz próbek, który pobiera ilości próbek proporcjonalne do żądanej objętości. Taki proporcjonalny pobór jest celowy, gdyż wskutek tego powstaje reprezentatywna próbka, która zawiera ten sam jakościowy skład co cała żądana ilość. Proporcjonalny pobór jest możliwy, gdyż można dokonywać kwazi ciągłego pomiaru objętości, a tym samym uzyskiwać bezpośrednie informacje o strumieniu objętości.

W związku z tym, lub dla dalszego zwiększenia dokładności pomiaru, pomiar objętości może być dodatkowo uściślony za pomocą ewentualnego zastosowania przepływomierza. Zastosowanie takiego przepływomierza jest szczególnie korzystne, gdy już odgazowane mleko przetłaczane jest z mniejszego zbiornika do wię kszego. W zwią zku z tym należ y nadmienić , ż e przez zastosowanie małego zbiornika bezwzględna dokładność pomiaru ulega dodatkowo zwiększeniu. Zwłaszcza błąd pomiaru ulega zmniejszeniu również wskutek tego, że powierzchnię poprzecznego przekroju zbiornika zmniejsza się na korzyść jego wysokości.

Korzystnie, urządzenie przewodowe zawiera urządzenie zaworowe, które obejmuje zawór zwrotny i zawór sterowalny przez urządzenie komputerowe. Zawór zwrotny i zawór sterowalny mogą być pojedyncze. Zawór zwrotny zapobiega zawracaniu się ośrodka ze zbiornika do pojemnika i tworzy punkt zerowy cechowania objętości, natomiast zawór sterowany przez urządzenie komputerowe, na przykład zostaje zamknięty, gdy grozi przepełnienie zbiornika. Aby można było kontynuować pobieranie, jest na przykład możliwe w tym przypadku otworzenie zaworu do następnego zbiornika lub następnej komory.

Korzystne może być ponadto, gdy urządzenia przewodowe mają zwoje. Zwoje te mogą wspomagać odgazowanie ośrodka, gdyż wskutek siły odśrodkowej ośrodek przyciskany jest do zewnętrznej ściany urządzenia przewodowego, natomiast gaz może przechodzić do obszaru wewnętrznego. Jeżeli stworzy się dla gazu możliwość ujścia z układu przewodowego, to do zbiornika przechodzi wtedy ośrodek już częściowo odgazowany.

Jako urządzenie tłoczące stosuje się korzystnie samozasysającą się pompę obracającą się wokół osi pionowej.

Korzystne jest eksploatowanie układu przy zastosowaniu próżni.

Ponadto może być korzystne, gdy urządzenie komputerowe połączone jest z jednym lub kilkoma nastawialnymi, względnie sterowalnymi zaworami i/lub z urządzeniem tłoczącym. Wskutek tego przetłaczaną ilość można regulować, względnie sterować w zależnie od dowolnych danych doprowadzanych do komputera.

Korzystne jest takie urządzenie komputerowe, do którego można wprowadzać dowolne wyniki pomiarów, i za pomocą którego można sterować, nadzorować i regulować dowolne parametry procesu.

PL 195 103 B1

W sposobie wedł ug wynalazku zbę dne jest stosowanie oddzielnego oddzielacza powietrza, gdyż poziom napełnienia, a tym samym objętość, mierzona jest w zbiorniku, co czyni zbędnym oddzielanie powietrza przed przejściem ośrodka poprzez przepływomierz.

Korzystnie, zasadniczy sposób pomiaru poziomu napełnienia opiera się na zasadzie magnetostrykcyjnej. Umożliwia to szczególnie dokładny pomiar poziomu napełnienia.

Szczególnie korzystne jest, gdy poziom napełnienia ustala się przez stwierdzenie wielkości różnicy czasów przebiegu sygnału wytworzonego w miejscu znajdowania się pływaka oraz przebiegu sygnału wytworzonego w miejscu stałym względem zbiornika. Wskutek takiego pomiaru różnicowego sposób jest niezależny od ewentualnego wydłużenia się głębokościomierza prętowego spowodowanego np. wpływem temperatury.

Korzystnie, w dowolnych miejscach układu, zwłaszcza w samym ośrodku mierzy się temperaturę, położenie kątowe zbiornika i/lub gęstość ośrodka, przy czym wyniki pomiarów doprowadza się do komputera. Za pomocą tych pomiarów wyniki pomiarów odnośnie objętości mogą być korzystnie korygowane.

Pomiar gęstości, zwłaszcza pod względem rozpoznawania rodzaju ośrodka lub kontroli jakości, odgrywa ważną rolę.

Korzystne jest, gdy urządzenie komputerowe jest w stanie, uwzględniając dowolne dane, otwierać względnie zamykać zawór prowadzący do zbiornika, sterować wydajnością tłoczenia urządzenia tłoczącego oraz nadzorować wydajność tłoczenia.

W urządzeniu komputerowym stosuje się korzystnie filtr cyfrowy do korekcji wahań powierzchni. Możliwe jest to zwłaszcza z tego powodu, że korzystnie stosuje się częstotliwość pomiarową wynoszącą 500 Hz, uzyskując kwazi ciągły pomiar. Wskutek tego możliwe jest zastosowanie praktycznie dowolnych filtrów cyfrowych, a czas konieczny do uzyskania pewnego wyniku pomiaru zmniejsza się o kilka rzę dów wielkoś ci.

Szczególnie korzystne jest, gdy część gazu już przed wejściem ośrodka do zbiornika zostanie oddzielona, gdyż zwiększa to dodatkowo prędkość napełniania i niezawodność pomiaru.

Ponadto korzystne jest, gdy przy napełnianiu zbiornika prędkość wznoszenia się pływaka nadzorowana jest w sposób ciągły. Musi być ona, przy prawidłowej eksploatacji urządzenia, korelowana z oczekiwaną wydajnością pompy tak, że przy braku korelacji urządzenia moż na wnioskować , że w instalacji istnieje błąd.

Pobieranie reprezentatywnej próbki podczas przebiegu napełniania, przy skorelowaniu ilości próbek wraz ze wzrostem objętości umożliwia zapewnienie wysokiej jakości produktu.

Zastosowanie urządzenia komputerowego do wprowadzania do niego dowolnych wyników pomiarowych do sterowania, nadzorowania i regulacji dowolnych parametrów procesu umożliwia zmienne i centralne sterowanie układem.

Sposób według wynalazku w przykładzie realizacji został objaśniony w oparciu o rysunek ilustrujący przykład wykonania urządzenia do określania ilości medium płynnego, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku urządzenia według wynalazku, fig. 2 - fragment zbiornika z urządzeniem mierzącym poziom napełnienia, w celu wyjaśnienia sposobu różnicowego, fig. 3 - część zbiornika w widoku z boku z elementami skł adowymi korzystnej postaci wykonania wynalazku, fig. 4 - widok z boku elementów korzystnej postaci wykonania wynalazku służącej do pomiaru gęstości, fig. 5 przedstawia widok z boku części urządzenia według wynalazku, w korzystnej postaci wykonania służącej do oddzielania powietrza, a pos. I przedstawia widok z boku urządzenia znanego ze stanu techniki.

Na podstawie pos. I zostanie wyjaśnione przykładowo urządzenie znane ze stanu techniki. Z pojemnika 12, za pomocą dyszy ssącej 26, która za pomocą giętkiego węża 28 połączona jest z pompą 30, odsysa się oś rodek 4, na przykład mleko. Przy odsysaniu, zwłaszcza na początku i przy końcu poboru, mogą powstawać wtręty gazowe. Pompa 30 obracająca się wokół osi pionowej jest samozasysająca i dlatego nie musi być stale wypełniona, co ułatwia zwłaszcza rozpoczęcie przebiegu pobierania. Z pompy 30 ośrodek 4 przepompowuje się poprzez przewód rurowy 32 do ośrodka pomiaru gazu, względnie do oddzielacza powietrza 34. W oddzielaczu powietrza 34 ośrodek 4 przechowywany jest czasowo tak, że w tym czasie wtrącenia powietrzne przechodzą powyżej górnej powierzchni cieczy. Zostaje więc zapewnione, że wtręty powietrza, przynajmniej w znacznej części, usunięte zostają przed wejściem do dołączonego dalej urządzenia do pomiaru objętości 36. Ażeby w oddzielaczu powietrza 34 istniała zawsze odpowiednia ilość ośrodka 4, poziom ośrodka 4 w oddzielaczu powietrza 34 jest regulowany. Tę regulację (względnie sterowanie) przejmuje zespół sterujący 38 połączony z urządzeniem mierzącym stan napełnienia 40, znajdujący się przy oddzielaczu powietrza 34. Ponadto, zespół sterujący 38 połączony jest z pompą 30 oraz z pompą wirnikową 42 umieszczoną za obszarem

PL 195 103 B1 wylotowym oddzielacza powietrza 34. Za pompą sterowania tymi elementami przez zespół sterowania 38 sterowana jest eksploatacja w zależności od poziomu napełnienia w oddzielaczu powietrza. Poza tym, zespół sterujący 38 jest istotny w związku z cechowaniem instalacji. Na początku pobierania pływak 68 znajduje się na poziomie wyjścia w stosunku do głębokościomierza prętowego 70. Ten poziom wyjściowy klienci, względnie dostawcy mogą obserwować poprzez wziernik 72. Poziom wyjściowy jest istotny dla wszystkich przebiegów pobierania i przy końcu każdego pobierania musi być ponownie dokładnie „odtworzony”. Pompa wirnikowa 42 tłoczy ośrodek 4 poprzez przepływomierz 36 (np. MID (przepływomierz magnetyczno-indukcyjny)) i urządzenie zaworowe 44, 46, do napełnianego zbiornika 6. Urządzenie zaworowe ma zawór zwrotny 44 oraz zawór 46, który może być otwarty, względnie zamknięty. Do napełniania wielu zbiorników służy dodatkowy rozdzielacz 47 usytuowany w obszarze zaworu.

Na fig. 1 przedstawiony jest przykład wykonania urządzenia według niniejszego wynalazku, przy czym w porównaniu do rozwiązania znanego ze stanu techniki (pos. I), znajduje się tu znacznie mniejsza liczba elementów składowych.

Z pojemnika 12 za pomocą dyszy ssą cej 26 odsysa si ę medium 4. Dysza ssąca 26 poprzez giętki przewód 28 połączona jest z pompą 30. Z pompy 30 medium poprzez zawór zwrotny i sterowany przez urządzenie komputerowe 48, zawór 46 kierowany jest dalej do zbiornika 6. We wnętrzu zbiornika 6 znajduje się urządzenie pomiarowe mierzące poziom napełnienia, które ma głębokościomierz prętowy 16, obszar odbiornikowy 18, pływak 20 oraz nadajnik sygnału odniesienia 22. Obszar odbiornikowy 18 umieszczony jest przy górnej pokrywie 52 zbiornika 6, gdzie umocowany jest również głębokościomierz prętowy 16. Zawór zwrotny 44 swoją powierzchnią 50 tworzy jednocześnie poziom cechowania. Urządzenie komputerowe 48 połączone jest z odbiornikiem 18 urządzenia pomiarowego 16, 18, 20, 22 mierzącego poziom napełnienia z zaworem 46 oraz z pompą 30. W ten sposób wydajność tłoczenia pompy 30 i położenie zaworu 46 sterowane są przez urządzenie komputerowe 48 zależnie od stanu napełnienia.

Urządzenie pomiarowe 16, 18, 20, 22 mierzące poziom napełnienia funkcjonuje zgodnie z zasadą magnetostrykcji. Polega ona na zjawisku fizycznym, przy którym dwa krzyżujące się pola magnetyczne powodują odkształcanie się metalu, w którym są skupione. W niniejszym przypadku jedno pole magnetyczne jest wytwarzane przez magnes, który związany jest z pływakiem 20. Może być większa liczba magnesów. Wzbudzające pole magnetyczne wytwarzane jest przez impuls prądu wzbudzającego, który doprowadza się do głębokościomierza prętowego 16. Wskutek tego w chwili, w której impuls prądu wzbudzającego dotrze do miejsca położenia pływaka 20, w głębokościomierzu prętowym 16 wytwarza się impuls ultradźwiękowy, przy czym mierzy się czas przebiegu tego impulsu do obszaru odbiorczego 18. Znając prędkość rozchodzenia się ultradźwięków w głębokościomierzu prętowym 16, można w związku z powyższym uzyskać informacje co do położenia pływaka 20 i powierzchni 24 medium 4. W dolnym obszarze urządzenia pomiarowego 16, 18, 20, 22, w niniejszym korzystnym przykładzie wykonania umieszczony jest ponadto nadajnik sygnału odniesienia 22, poprzez który to nadajnik swobodnie przechodzi głębokościomierz prętowy 16.

Głębokościomierz prętowy 16, na swym drugim końcu umocowany jest do górnej pokrywy 52 zbiornika 6. Ponieważ nadajnik sygnału odniesienia 22 ma stałe położenie względem zbiornika 6, jest ono niezależne od ewentualnych wydłużeń głębokościomierza prętowego 16 powodowanych na przykład wpływem temperatury. Odbiornik 18 jest więc teraz w stanie odbierać zarówno sygnały pochodzące z nadajnika, sygnały odniesienia 22, jak i z sygnały pochodzące z pływaka 20. Wskutek tworzenia różnicy czasów przebiegu można wyeliminować błąd pomiaru wynikający na przykład ze zmiany długości głębokościomierza prętowego 16 spowodowanej wpływem temperatury.

Sposób pomiaru różnicowego zostanie wyjaśniony na podstawie fig. 2. Jest tu przedstawiony wycinek zbiornika 6 z pływakami 20, 20', 20'', przyporządkowanymi trzem możliwym położeniom poziomu. Poniżej dolnego pływaka 20' przedstawiony jest nadajnik sygnału odniesienia 22. Dolny pływak 20' znajduje się przy minimalnym poziomie napełnienia, natomiast górny pływak 20'' znajduje się przy maksymalnym poziomie napełnienia. Poniżej nadajnika sygnału odniesienia 22 znajduje się strefa tłumienia 54 głębokościomierza prętowego 16 eliminująca odbicia przy dolnym końcu głębokościomierza prętowego 16 zakłócające przebieg pomiaru. Sposób różnicowy wyjaśniony zostanie przykładowo dla środkowego pływaka 20. Ma on do odbiornika odległość l4. Wskutek takiego układu wydłużenie się pręta 16 wskutek działania temperatury nie wpływa na pomiar, gdyż w efekcie ustalony zostaje odcinek l2-l4, a więc wielkość, która wskutek utworzenia różnicy pozbawiona jest błędów pomiarowych wynikających ze zmiany długości.

PL 195 103 B1

Na fig. 3 przedstawiony jest fragment zbiornika 6 ze specjalnym ukształtowaniem urządzenia pomiarowego. W tym przypadku głębokościomierz prętowy 16 otoczony jest rurą stabilizującą 56. Wewnętrzna przestrzeń rury stabilizującej 56 za pomocą jednego lub wielu otworów 58 łączy się z pozostałą przestrzenią zbiornika 6 tak, ż e medium 4 wedł ug zasady naczyń połączonych moż e przyjmować ten sam poziom napełnienia wewnątrz i na zewnątrz rury stabilizującej 56. Rura stabilizująca 56 ma ten skutek, że powierzchnia wewnątrz tego małego obszaru w kierunku promieniowym, bardzo szybko się stabilizuje, w przeciwieństwie do wolno stabilizującej się, dużo większej, pozostałej powierzchni medium 4. Ma to zaletę zwłaszcza przy zastosowaniu urządzenia według wynalazku w samochodach-cysternach, gdyż dokł adny pomiar moż liwy jest w krótkim czasie po zatrzymaniu lub nawet podczas jazdy pojazdu. W związku z tym należy nadmienić, że korektę wahań powierzchni można przeprowadzić na podstawie dużej częstotliwości pomiarowej w sposobie według wynalazku (korzystnie w zakresie 500 Hz) również za pomocą filtrów cyfrowych w urządzeniu komputerowym, który i tak musi być użyty do sterowania układu. Szczególnie korzystne jest przy tym zastosowanie filtrów cyfrowych w kombinacji z rurą stabilizującą 56 z fig. 4. Możliwe jest również zastosowanie filtra RC.

Na fig. 4 przedstawiona jest specjalna postać wykonania pływaka 20 do ustalania gęstości danego ośrodka. Pływak 20 jest dwudzielny, przy czym zawiera on pływak poziomu napełnienia 60 oraz pływak gęstości 62. Oba pływaki 60, 62 pływaka podwójnego 20 zawierają magnesy 74, 76 tak, że z róż nic czasu przebiegu przynależ nych pomiarów moż na ustalić głębokość zanurzenia pł ywaka gęstości 62. Ponieważ ta głębokość zanurzenia pływaka 62 zależy od gęstości medium 4, więc z różnicy czasu przebiegu można wyliczyć gęstość medium 4. W ten sposób uzyskuje się dodatkową informację o medium 4, która może być zastosowana w procesie sterowania, i która daje pogląd na jakość produktu.

Szczególnie korzystny jest pomiar gęstości jeżeli medium 4 jest paliwem silnikowym. Różne paliwa przy określonych temperaturach mają różną gęstość tak, że znając temperaturę, z gęstości można rozpoznać rodzaj paliwa (np. super bezołowiowe). Pomiar gęstości w kombinacji z pomiarem temperatury może więc służyć do identyfikacji medium 4.

Na fig. 5 przedstawiona jest możliwość dokonywania w prosty sposób częściowego odgazowania medium 4 jeszcze przed wprowadzeniem go do zbiornika 6. Pompa 42 przetłacza medium do zbiornika 6 poprzez odcinek przewodu 64 zwiniętego w spiralę. Wskutek występujących sił odśrodkowych w zwiniętym odcinku przewodu 64 ośrodek transportowany jest głównie po zewnętrznej ścianie zwiniętego przewodu, a gazowe wtręty przechodzą do obszaru wewnętrznego. Jeżeli utworzy się otwór wylotowy dla gazu, który poprzez przewód odpowietrzający 66 połączony jest ze zbiornikiem 6, to już przed wprowadzeniem medium 4 do zbiornika 6 następuje częściowe odgazowanie.

Claims (24)

1. Urządzenie do określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika, zawierające pomiędzy pojemnikiem i zbiornikiem urządzenie przewodowe, przy czym urządzenie przewodowe jest połączone z urządzeniem tłoczącym, urządzenie do oddzielania gazu z medium płynnego, funkcjonujące na zasadzie magnetostrykcji urządzenie pomiarowe określające ilość medium płynnego umieszczone zasadniczo wewnątrz zbiornika oraz urządzenie komputerowe do wprowadzania wyników pomiarów, znamienne tym, że zbiornik (6), stanowi integralną jednostkę (X) z urządzeniem do oddzielania gazu, zaś urządzenie pomiarowe (16, 18, 20, 22) jest urządzeniem określającym położenie przynajmniej jednej powierzchni granicznej (24) medium płynnego (4) w zbiorniku (6).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie pomiarowe (16, 18, 20, 22) mierzące poziom napełnienia ma połączony z urządzeniem komputerowym (48), transsonarowy przetwornik przemieszczenia funkcjonujący na zasadzie magnetostrykcji, zawierający co najmniej jeden głębokościomierz prętowy (16) i co najmniej jeden pływak (20), przy czym pływak (20) względnie pływaki jest/są wyposażone w przynajmniej jeden magnes.

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że do górnej strony zbiornika (6) przymocowany jest głębokościomierz prętowy (16).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przy dolnej stronie zbiornika (6) umieszczony jest nadajnik sygnału odniesienia (22), zasadniczo na osi głębokościomierza prętowego (16), zaś głębokościomierz prętowy (16) przechodzi poprzez nadajnik sygnału odniesienia (22).

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że do dolnej strony zbiornika (6) przymocowany jest głębokościomierz prętowy (16).

6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzenie pomiarowe (16, 18, 20, 22) mierzące poziom napełnienia ma częstotliwość pomiarową 500 Hz.

PL 195 103 B1

7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że pływak (20) stanowi pływak podwójny (60, 62) do pomiaru gęstości.

8. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, ż e głębokościomierz prętowy (16) otoczony jest rurą stabilizującą (56), przy czym rura stabilizująca (56) ma pojedyncze otwory (58).

9. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że urządzenie komputerowe (48) ma filtr cyfrowy.

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie pomiarowe (16, 18, 20, 22) mierzące poziom napełnienia stanowi urządzenie pomiarowe wybrane z grupy obejmującej urządzenie pomiarowe pojemnościowe, potencjometryczne, ultradźwiękowe.

11. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że głębokościomierz prętowy (16), zwłaszcza w zbiorniku (6) symetrycznym, umieszczony jest w objętościowym środku.

12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma urządzenie do pomiaru temperatury i/lub dwuosiowy klinometr do pomiaru kątowego położenia zbiornika (6).

13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w doprowadzeniu do zbiornika (6) umieszczony jest przepływomierz oraz urządzenie ma pobieracz próbek, zaś ilość pobranych próbek jest proporcjonalna do strumienia objętości w układzie.

14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie przewodowe (14) ma zawór zwrotny (44) oraz jeden lub wiele nastawnych, względnie sterowalnych zaworów (46).

15. Urządzenie według zastrz. 1 albo 14, znamienne tym, że urządzenie przewodowe (14) zawiera zwoje (64).

16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie tłoczące (10) stanowi pompa obracającą się wokół osi pionowej.

17. Urządzenie według zastrz. 2 albo 9, znamienne tym, że urządzenie komputerowe (48) połączone jest z jednym lub wieloma nastawialnymi względnie sterowalnymi zaworami (46) i/lub urządzeniem tłoczącym (10).

18. Sposób określania ilości medium płynnego przepompowanego do zbiornika, w którym medium płynne transportuje się urządzeniem przewodowym za pomocą urządzenia tłoczącego, oddziela się gaz zawarty w medium płynnym, przy czym ustala się ilość medium płynnego za pomocą urządzenia pomiarowego funkcjonującego na zasadzie magnetostrykcji, a wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego, znamienny tym, że gaz oddziela się przynajmniej częściowo w zbiorniku (6) stanowiącym integralną jednostkę z urządzeniem do oddzielania gazu oraz mierzy się ilość medium płynnego (4) w zbiorniku (6) przez określenie poziomu napełnienia zbiornika.

19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że porównuje się różnicę czasu biegu sygnału wytwarzanego w miejscu znajdowania się pływaka (20) i sygnału wytwarzanego w miejscu (22) stałym względem zbiornika (6).

20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że przeprowadza się jeden lub kilka pomiarów temperatury oraz mierzy się położenie kątowe zbiornika (6) i/lub gęstość medium płynnego (4), po czym wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego (48).

21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że stosuje się częstotliwość pomiarową wynoszącą 500 Hz.

22. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że przed wprowadzeniem do zbiornika (6) oddziela się część wtrąconego gazu.

23. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że podczas przebiegu napełniania pobiera się próbki, przy czym ilość próbek koreluje się z transportowaną objętością medium płynnego (4).

24. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że dowolne wyniki pomiarów wprowadza się do urządzenia komputerowego (48), kontrolującego w sposób ciągły poziom napełnienia, przy czym pomiar poziomu napełnienia ocenia się z wykorzystaniem filtru cyfrowego.