Eigenbau Füllstandsanzeige für Tanks

[Holger]

Pneumatische Füllstandsanzeige

In eine seegehende Yacht soll eine Füllstandsanzeige für die Tanks eingebaut werden.

Konstruktive Vorgaben

- so einfach wie möglich
- keine Elektronik, keine Batterie
- keine beweglichen Teile im Tank
- elektrolytisch neutral
- für jedes Medium geeignet
- für jede Tankform geeignet
- es müssen mehrere Tanks gemessen werden
- die Anlage muss kostengünstig sein

Handelsübliche Füllstandsanzeigen

Es gibt keine handelsüblichen Anzeigen welche alle Forderungen erfüllen

Lösung

Die Vorgaben werden durch ein manuell-pneumatisches System erfüllt.

Prinzip

Ein mit einem Manometer verbundener Schlauch ragt in den Tank. Beim Befüllen des Tanks steigt der Flüssigkeitsspiegel im Schlauch genau so hoch wie im Tank. Die im Schlauch befindliche Luft wird durch die steigende Wassersäule komprimiert. Die Kompression ist proportional der Flüssigkeitshöhe. Damit kann die Flüssigkeitshöhe im Manometer angezeigt werden.

Realisierung

An einem Verteilerblock ist ein Manometer angeschlossen. Vom Verteilerblock zweigen entsprechend der Tankanzahl Ventile (Kugelhähne) ab. Von den Ventilen führen Schlauchleitungen in die Tanks.
Zum Messvorgang wird das zum betreffenden Tank führende Ventil geöffnet. Mit einer Ballpumpe (mit Rückschlagventil) wird so lange Luft in das System gepumpt bis die Luft aus dem Schlauch im Tank austritt. Wenn die Luft austritt steigt der Druck im System nicht weiter, er entspricht jetzt genau der Höhe der Tankfüllung. Der entsprechende Druck wir am Manometer abgelesen.

Praxishinweise

Der Druck wird in Millibar angezeigt. Statt die Manometerskala neu zu zeichnen wird eine Umrechnungstabelle erstellt. Wenn die Tanks unterschiedliche Formen haben (im Schiff meist trapezförmig) muss diese Umrechnungstabelle je Tank wie folgt erstellt werden:
- einfüllen von 10 Litern, dann Druck messen
- Vorgang in 10-Liter-Schritten so lange wiederholen bis Tank voll ist
- Umrechnungstabelle erstellen.

Bei Tanks mit rechteckigem Querschnitt kann die Umrechungstabelle rechnerisch erstellt werden.
Die Druckanzeige in Millibar gilt für Wasser. Für Kraftstoff muss wegen des geringeren spezifischen Gewichtes ein Faktor eingerechnet werden (z.B. 0,8).
Wer die Ballpumpe sparen will kann auch direkt in die Schlauchleitung blasen (Rückschlagventil ist nötig!)


Stückliste

Alle Teile sind Standardteile und kostengünstig erhältlich
- Manometer, Verteilerblock und passende Kugelhahnventile sowie Verbindungsnippel und Schläuche aus der Pneumatiktechnik
- Ballpumpe aus dem Sanitätshandel (z.B. von Blutdruckmessern)


Dimensionierung

In meinem Fall beträgt die maximale Tankhöhe 60 cm. Es wurde also ein Manometer mit einer Maximalanzeige von 60 mb gewählt. Die Schläuche bestehen aus PE und haben einen Innendurchmesser von 5mm, entsprechend ist der Verteilerblock, die Kugelhähne und die Verbindungsmittel dimensioniert.
Um ein Aufschwimmen der Schläuche im Tank zu verhindern sind die Schläuche in den Tanks fixiert.
Die Messeinrichtung ist in einer kleinen Nische in der Galley eingebaut, der Platzbedarf ist etwa 300x150x50mm.

Kosten

Die Kosten für die Teile betragen je nach Bezugsquelle zwischen 70...120 Euro.

[onkelheri]

Ahoi Holger,

wenn die Tanks über die Zapfleitung / Kraftstoffleitung sowieso untereinander verbunden sind, haben sie, nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, auch immer den gleichen Füllstand.

Demzufolge reichte es eigentlich auch, nur in einem Tank zu messen.

Wenn Du das noch mit einem Füllstandsschalter aus einer Waschmaschine kombinierst kannst du noch eine Warnleuchte oder Hupe anklemmen ...

Sonst tolle Idee

Falls dort verschiedene Medien gebunkert sind:

Das bei Fehlbedienung (mehrere Hähne offen) und Seegang und anderen Widrigkeiten wie verstopfte Tankentlüftung über den Ventilblock nun Wasser in den Sprit oder noch schlimmer andersherum Sprit ins Trinkwasser geraten kann - sollte man in der Form eines Warnhinweises vielleicht berücksichtigen.

[Gaffelsegel]

Hallo Holger,
prima Idee, aber wie bekommst Du mit, dass die Luft vollständig aus dem Schlauch heraus in den Tank geblasen wird, die Schlauchlängen sind ja wohl unterschiedlich. Mußt Du befürchten, dass sich die verschiedenen Medien, bzw Spuren davon in dem Verteiler mischen?
Gruß

[Holger]

Fast vergessen:

Zusatzinfo

- Im Normalfall sind alle Ventile geschlossen.
- Die Wassertanks sind nicht "kommunizierend" miteinander verbunden, sie werden einzeln über entsprechende Verteiler befüllt oder entleert damit durch einen eventuell lecken Tank nicht alles ausläuft.
- Die Füllstandsmessung erfolgt nicht stetig (das Boot wackelt ja oder hat Lage) sondern nur bei Bedarf.
- Der entsprechende Ventilhahn wird geöffnet, dann wird Luft in den Schlauch gepumpt. Die Luft verdrängt die Flüssigkeit aus dem Schlauch, wobei der Druck ansteigt.
- Sobald der Schlauch komplett mit Luft gefüllt ist steigt bei weiterem Pumpen der Druck nicht mehr, weil die Luft in Form von Luftblasen entweicht. (siehe pdf-schema 1 unten)
- der angezeigte Druck entspricht dem Füllstand.

h.

[Holger]

Zitat von onkelheri

Ahoi Holger,


Falls dort verschiedene Medien gebunkert sind:

Das bei Fehlbedienung (mehrere Hähne offen) und Seegang und anderen Widrigkeiten wie verstopfte Tankentlüftung über den Ventilblock nun Wasser in den Sprit oder noch schlimmer andersherum Sprit ins Trinkwasser geraten kann - sollte man in der Form eines Warnhinweises vielleicht berücksichtigen.

in dem Schlauch zum Dieseltank ist aus diesem Grund ein zusätzliches Rückschlagventil !

h

[onkelheri]

Zitat von Holger

in dem Schlauch zum Dieseltank ist aus diesem Grund ein zusätzliches Rückschlagventil !

h

Ahoi Holger,

wann soll das denn dann und wie wirken ???

[Holger]

Zitat von onkelheri

Ahoi Holger,

wann soll das denn dann und wie wirken ???

..damit über den Meßschlauch kein Diesel oder dessen Dämpfe über den Messverteiler in die Schläuche zu den Wassertanks gelangt falls mal versehentlich ein Ventilhahn offen ist und das Boot durch eine Böe flach liegt.

h.

[jannie]

Moin,
ne gute, einfache Ausführung der pneumatschen Füllstandsmessung, die an meinem Haase-Heizöltank funktioniert genauso, statt des Pumpballs gibt es da einen federbelasteten Koben, um die Luft zu komprimieren. Noch einfacher, aber sicher ekelhaft teurer ist eine hydrostatische http://www.tecson.de/pegelsonden.html Messung: Fernanzeige möglich und auch auf jeden Tank anpassbar. Keine mechanischen Teile und völlig unabhängig von Luftdruckschwankungen (letzters spielt aber kaum eine Rolle). Für die Anzeige braucht es ein ganz kleines bischen Strom.
Weil ich Lena nun verkauft habe, brauche ich beides nicht mehr.
gruesse
Hanse

[onkelheri]

Zitat von Holger

..damit über den Meßschlauch kein Diesel oder dessen Dämpfe über den Messverteiler in die Schläuche zu den Wassertanks gelangt falls mal versehentlich ein Ventilhahn offen ist und das Boot durch eine Böe flach liegt.

h.

geht aber nicht mit einwege rückschlägern ...!

[bachbleamle]

Zitat von Holger

in dem Schlauch zum Dieseltank ist aus diesem Grund ein zusätzliches Rückschlagventil !

h

Aber nicht zwischen Tank und Manometer?

[Holger]

.. es scheint noch ein paar Unklarheiten zu geben. Deshalb ist in der Anlage noch ein Beipielbild als Muster wo das Rückschlagventil sitzt.
Das Rückschlagventil in der Diesel-Messleitung ist ausschließlich dazu da dass kein Diesel, warum auch immer, ins Meßsystem zurückfluten kann.
Bedingung für das Rückschlagventil ist allerdings ein sehr geringer Öffnungsdruck von <10mb damit auch geringe Füllstände messbar sind.
Jegliche Füll- oder Entnahmeleitungen der Tnaks sind im Schema nicht dargestellt!

Für die Skeptiker: Das Meßsystem ist getestet unf funktioniert präzise!

holger

[Gaffelsegel]

Hallo Holger,

ich bin sicher, dass Dein Moped funktioniert.
Unter:

http://www.abwdat.de/abw/shop_pdf/Fu...matisch_DB.pdf

findet man eine Beschreibung, ohne dass wie bei Dir umgeschaltet werden kann. Die Tanks 1 - 5 bei Dir sind nur Frischwasser- oder auch Abwassertanks?

Gruß

[bachbleamle]

Hast Du da ein federbelastetes Rückschlagventil drin? Ich frag jetzt nur wegen dem Öffnungsdruck < 10 mb.
Da gibts doch die Rückschlagventile mit ölbeständiger Kunststoffkugel, das müsste dann aber in eine senkrecht ansteigende Leitung hinein.

Ansonsten ist das System narrensicher, einfach, unanfällig

[onkelheri]

Zitat von Holger

Für die Skeptiker: Das Meßsystem ist getestet unf funktioniert präzise!

holger

Skeptiker? Zweifeln ja Dinge an, die sie nicht verstehen und das nur um des Zweifelns eben.

Ich habe kein Zweifel daran das dieses System präzise und narrensicher funktioniert - wenn denn der

Bediener funktioniert!


Zuendegedacht würde an jedem Schlauchende im Tank eine Gummiblase, (wie an der Handpumpe) sitzen welche ein Rückschlagventil als "auströmer" hätte. Du könntest die Messleitung immer ""Neutralpumpen" und die Gummiblase würde dir nun im Momment des Schließen des Rückschlagventils den Umgebungsdruck der auf die Blase wirkt rückmelden, ohne das eine Flüssigkeit in das System eindringen könnte.

Alternativ hat man 6 einzelne bzw. für jeden Tank eine einzelne Uhr und Pumpball - was mit Blick auf die €uronen die 6 x Hahn und den Verteilerblock sparen würde.


den Tankdruck als Luftsäulendruck zurückmelden


Wenn Du konstruktive Kritik nicht möchtest und nicht verstehst das dieses von Dir vorgeschlagene System eben nicht 100% Bedienerfehlerfrei ist und es DANN Umstände geben könnte, welche eben die Tankinhalte UNBEMERKT mischen könnten.

Einfachstes Beispiel bleibt: durch falsche Hahnstellung und z.b. "nur"verstopfte Entlüftung beim Trinkwassertank: bei Trinkwasserentnahme zieht nun das entstehende Vakuum das Medium aus einem beliebigen Tank in den Trinkwassertank hinein ... ob das nun der Diesel oder Brauchwasser ist!

Das Rückschlagventil ist dort zweckfrei! Selbst bei 10mbar öffnungdruck sperrt es nur in eine Richtung! Entweder könnte also Diesel hinaus oder Wasser hinein!

[Holger]

Zitat von onkelheri

Skeptiker? Zweifeln ja Dinge an, die sie nicht verstehen und das nur um des Zweifelns eben.

Ich habe kein Zweifel daran das dieses System präzise und narrensicher funktioniert - wenn denn der

Bediener funktioniert!
ja, das ist die große Unbekannte im Leben


Zuendegedacht würde an jedem Schlauchende im Tank eine Gummiblase, (wie an der Handpumpe) sitzen welche ein Rückschlagventil als "auströmer" hätte. Du könntest die Messleitung immer ""Neutralpumpen" und die Gummiblase würde dir nun im Momment des Schließen des Rückschlagventils den Umgebungsdruck der auf die Blase wirkt rückmelden, ohne das eine Flüssigkeit in das System eindringen könnte.

Alternativ hat man 6 einzelne bzw. für jeden Tank eine einzelne Uhr und Pumpball - was mit Blick auf die €uronen die 6 x Hahn und den Verteilerblock sparen würde.
eine Uhr (Manometer) kostet ca 50 Euro, der Verteilerblock ca. 10 Euro, ein Hahn ca. 2 Euro.


den Tankdruck als Luftsäulendruck zurückmelden


Wenn Du konstruktive Kritik nicht möchtest und nicht verstehst das dieses von Dir vorgeschlagene System eben nicht 100% Bedienerfehlerfrei ist und es DANN Umstände geben könnte, welche eben die Tankinhalte UNBEMERKT mischen könnten.
Das Risiko des Lebens beginnt bereits vor der Geburt

Einfachstes Beispiel bleibt: durch falsche Hahnstellung und z.b. "nur"verstopfte Entlüftung beim Trinkwassertank: bei Trinkwasserentnahme zieht nun das entstehende Vakuum das Medium aus einem beliebigen Tank in den Trinkwassertank hinein ... ob das nun der Diesel oder Brauchwasser ist!

Das Rückschlagventil ist dort zweckfrei! Selbst bei 10mbar öffnungdruck sperrt es nur in eine Richtung!
ist das nicht die Aufgabe eines Rückschlagventils?

Entweder könnte also Diesel hinaus oder Wasser hinein!
der Wassertropfen würde sich möglicherweise zum Kondenswasser im Dieseltank addieren

Ja, lieber Onkel, was meinst Du: Sollen wir einen neuen thread aufmachen in dem wir uns mit physikalischen Grundsätzen und nach beiden Seiten öffnenden Rückschlagventilen befassen und über die menschliche Unvollkommenheit tiefgreifende philosophische Betrachtungen anstellen? Dann könnten wir diesen thread hier als beendet betrachten.

)
holger

[bachbleamle]

Zitat von onkelheri

Einfachstes Beispiel bleibt: durch falsche Hahnstellung und z.b. "nur"verstopfte Entlüftung beim Trinkwassertank: bei Trinkwasserentnahme zieht nun das entstehende Vakuum das Medium aus einem beliebigen Tank in den Trinkwassertank hinein ... ob das nun der Diesel oder Brauchwasser ist!

Das Rückschlagventil ist dort zweckfrei! Selbst bei 10mbar öffnungdruck sperrt es nur in eine Richtung! Entweder könnte also Diesel hinaus oder Wasser hinein!

So wie das Rückschlagventil eingebaut ist, kann weder Wasser noch Diesel aus dem entsprechenden Tank gezogen werden. Zum Öffnen des Rückschlagventols muss in der Zuleitung ein Druck von < 10 mb aufgebaut werden und kein Vakuum.
Zum Anderen gehört es zur Funktion eines Rückschlagventils, nur eine Sperrrichtung zu haben.

Die einzige Fehlbedienung die es geben kann ist, wenn man versucht zwei Tanks gleichzeitig zu messen, dann zeigt es den Füllstand des leereren Tanks an.
Zum Anderen kann man ja auch erwarten dass der Ersteller des Ganzen mit seinem Werk auch umgehen kann.

Was mich als halber Schwabe ärgert ist das federbelastete Rückschlagventil, die 10 mb müssen nicht sein.

Eddi

[onkelheri]

Also das Wissen darum das ein Rückschlagventil nur eine Richtung hat, setze ich voraus ... und meine Aussage bezieht sich DENKRICHTIGERWEISE AUF DIE EINBAURICHTUNG ! Und wenn es "Anzeigen" soll, wie bekommt er dann die Luft rausgepumpt ? Denkt ihr mal bitte über Physik nach nach


@ eddie: die 10mbar sind ein Druckgefälleangabe ... und wenn auf der "öffnerseite" eben ein Vakuum von -10mbar ensteht, dann wirst du erleben wie das Ventil sich fröhlich öffnet ;

[bachbleamle]

Zitat von onkelheri

Also das Wissen darum das ein Rückschlagventil nur eine Richtung hat, setze ich voraus ... und meine Aussage bezieht sich DENKRICHTIGERWEISE AUF DIE EINBAURICHTUNG ! Und wenn es "Anzeigen" soll, wie bekommt er dann die Luft rausgepumpt ? Denkt ihr mal bitte über Physik nach nach


@ eddie: die 10mbar sind ein Druckgefälleangabe ... und wenn auf der "Öffnerseite" eben ein Vakuum von -10mbar ensteht, dann wirst du erleben wie das Ventil sich fröhlich öffnet ;

Mit seinem federschliessenden Rückschlagventil bekommt er die Luft nicht aus dem Tank, da hast Du recht, deshalb gefällt mit dieses federbeaufschlagte Rückschlagventil nicht. Er kann das umgehen indem er eine Kunststoffkugel einsetzt und die Schliessfeder weglässt.
Die 10 mb misst er immer als Fehler mit und er kann nur messen wenn er pumpt und das ist meiner Ansicht nach nur eine indirekte Messung mit vielen Fehlerquellen. Zum Anderen misst er dabei noch den Leitungswiderstand mit und eine 5-mm Schlauchleitung bei entsprechender Länge hat eben doch einen Fliesswiderstand.
Das Rückschlagventil mit Kunststoffkugel schliesst nur bei:
1. Hoher Luftrückströmung welche die Kugel mittels Strömung in den Kugelsitz reisst. Eine hohe Rückströmung gibts aber eher weniger bis garnicht.
2. ansteigender Flüssigkeitssäule im Messschlauch. Auf der Flüsigkeit schwimmt die Kunststoffkugel auf und wird in den Kugelsitz gepresst. Hier hat die Höhe der Rückströmung von Flüssigkeit in den Messchlauch keine Relevanz.

Rückschlagventile dieser Bauart und mit dieser Charakteristik werden im Getriebe- und Motorenbau zum Entlüften von Hydraulikdruckleitungen und Treibstoffdruckleitungen eingesetzt, ist also nichts Neues.
Man findet sie auch in manchem Schnellkochtopf zum Entlüfetn bis der "dickere" Dampf kommt, dann machen sie zu. Allerdings weissen dort die Dichtsitze kleine Kanäle auf die durch das Einschmiegen der Kunststoffkugel bei genügend Druck auf die Kugel geschlossen werden. Das ist aber bei seiner Lösung nicht notwendig.

Eddi