СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ В РЕЗЕРВУАРАХ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК B01D17/00 G01F23/00 

[0001] Данное изобретение имеет отношение к контролю среды в резервуарах для хранения, в частности к способу и устройству для обнаружения разделения фаз и/или наличия посторонних веществ или загрязнений в резервуаре для хранения.

Предпосылки создания изобретения

1. Область, к которой относится изобретение

[0002] При использовании резервуаров для хранения жидкостей в значительной степени полагаются на то, что они сохраняют и защищают свое содержимое. В частности, резервуары для хранения топлива являются важной частью системы распределения энергии в более широком смысле и обычно предназначены для хранения жидкого топлива на протяжении сроков хранения при поддерживании пригодности хранимого топлива для распределения и использования по первому требованию. Резервуары для хранения топлива широко используются, например, для хранения бензина на бензозаправочной станции с последующим распределением его конечным пользователям, т.е. водителям транспортных средств. Резервуары для хранения бензина подвергаются воздействию самых разнообразных условий окружающей среды и их часто располагают под землей. Непреднамеренное попадание влаги из окружающей среды является тем явлением, с которым могут столкнуться при использовании этих резервуаров.

[0003] Резервуары для хранения бензина часто содержат смесь бензина и спирта, причем смесь, содержащая около 10% этанола (″E-10″), в настоящее время широко используется как топливо для легковых и грузовых автомобилей в Соединенных Штатах Америки и других странах. Этанол является гигроскопичным материалом в том понимании, что он притягивает воду из воздуха или из окружающей среды. Избыточное количество воды в бензиново/этаноловой топливной смеси E-10, такое как более чем приблизительно 0,5% от объема, приводит к состоянию, известному как разделение фаз. Когда возникает разделение фаз, то избыточный спирт, вода и некоторые более легкие компоненты бензина образуют новую смесь, которая является более тяжелой, чем смесь бензин/этанол, но более легкой, чем вода. Эта новая смесь отделяется из смеси топлива E-10 и оседает ко дну резервуара для хранения, образуя нижний слой текучей среды, состоящий приблизительно из 70% спирта, 20% воды и 10% бензина. Если вода просачивается в резервуар для хранения быстро, то она может осесть на дне резервуара для хранения ниже образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды без смешивания с этанолом.

[0004] Раздаточные насосы в резервуарах для хранения топлива обычно расположены вблизи дна резервуара. Если смесь спирт/вода/бензин, образовавшаяся в результате разделения фаз (″образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда″), образует достаточно толстый слой у дна резервуара для хранения топлива, то эта смесь может быть перекачана в бак конечного пользователя, такой как бензобак автомобиля. В результате двигатель автомобиля может не запускаться или может работать слабо, и может потребоваться удаление образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды из топливной системы автомобиля, что приводит к значительным затратам. Если же слой по существу чистой воды становится достаточно толстым, чтобы перетечь через насос в топливный бак автомобиля, то это может привести к значительным повреждениям двигателя автомобиля.

[0005] Оператору бензозаправочной станции необходимо знать, возникает ли разделение фаз в резервуаре для хранения топлива на станции, и/или попадает ли вода в него, и в особенности оператору необходимо знать, существует ли опасность перекачивания клиенту смеси спирт/вода/бензин, образовавшейся в результате разделения фаз.

Сущность изобретения

[0006] В одном из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрены система и способ для обнаружения разделения фаз в резервуарах для хранения. По меньшей мере один поплавок имеет плотность, откалиброванную таким образом, чтобы обнаруживать различие в плотности между окружающими текучими средами. Поплавок плавает в относительно более плотном нижнем слое текучей среды, такой как образовавшееся вследствие разделения фаз топливо или чистая вода, и остается погруженным в относительно менее плотный верхний слой текучей среды, такой как топливо E-10. Устройство для обнаружения посылает сигнал, когда поплавок поднимается или опускается выше или ниже предварительно заданного допустимого уровня. Для обнаружения наличия нескольких плотностей в текучей среде может быть использовано множество поплавков.

[0007] В одном из вариантов осуществления система для хранения топлива содержит резервуар для хранения, содержащий смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, и образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, которая больше плотности первой текучей среды. Образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит часть спирта из первой текучей среды, смешанного с водой. Упомянутая система содержит первый чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды. Первый чувствительный элемент-поплавок имеет выходной сигнал, зависящий от положения по высоте чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета. Предусмотрен также контроллер, содержащий блок сравнения, который осуществляет сравнение выходного сигнала с упомянутой точкой отсчета. Контроллер определяет положение по высоте первого чувствительного элемента-поплавка относительно резервуара для хранения. Смесь бензин/спирт может содержать бензин и этанол.

[0008] В другом аспекте данного изобретения резервуар для хранения содержит третью текучую среду, имеющую плотность третьей текучей среды, которая больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды. Устройство также содержит второй чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность второго поплавка, которая меньше плотности третьей текучей среды и больше плотностей первой и второй текучих сред. Плотность первого поплавка меньше плотности третьей текучей среды. Контроллер определяет положение по высоте второго чувствительного элемента-поплавка относительно резервуара для хранения. Третья текучая среда может содержать воду.

[0009] В другом аспекте данного изобретения плотность первого поплавка соответствует относительной плотности, равной 0,80. Плотность второго поплавка может соответствовать относительной плотности, равной 0,95.

[0010] В еще одном аспекте данного изобретения резервуар для хранения может содержать множество текучих сред, имеющих множество плотностей текучих сред, причем множество текучих сред расположено в виде примыкающих слоев внутри резервуара для хранения. Система для хранения топлива может также содержать множество чувствительных элементов-поплавков, имеющих множество плотностей поплавков, и каждая из плотностей поплавка больше плотности одной из множества текучих сред и меньше плотности примыкающего к упомянутой одной текучей среде слоя другой текучей среды из множества текучих сред.

[0011] В еще одном аспекте данного изобретения в контроллер введен допустимый уровень образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды. Контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды больше упомянутого допустимого уровня текучей среды. Резервуар для хранения может быть снабжен насосом, имеющим входное отверстие насоса, при этом допустимый уровень может быть установлен ниже входного отверстия насоса.

[0012] В другом аспекте данного изобретения упомянутая система может содержать контроллер, в который введена допустимая скорость изменения уровня образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, при этом контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды возрастает быстрее допустимой скорости изменения.

[0013] В другом аспекте данного изобретения устройство для измерения положений по высоте границ раздела между верхней текучей средой, имеющей плотность верхней текучей среды, нижней текучей средой, имеющей плотность нижней текучей среды, и промежуточной текучей средой, имеющей плотность промежуточной текучей среды, содержит первый чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность первого поплавка, которая больше плотности верхней текучей среды и меньше плотностей нижней и промежуточной текучих сред, и второй чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность второго поплавка, которая больше плотностей промежуточной и верхней текучих сред и меньше плотности нижней текучей среды. Средство контроля определяет положения по высоте первого чувствительного элемента-поплавка и второго чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета. При этом упомянутое средство контроля рассчитывает положения по высоте нижней текучей среды и промежуточной текучей среды.

[0014] В одном из аспектов данного изобретения в средство контроля введен допустимый уровень нижней текучей среды, при этом упомянутое средство контроля выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень нижней текучей среды поднимается выше допустимого уровня нижней текучей среды. Если устройство расположено внутри резервуара для хранения, снабженного насосом, имеющим входное отверстие насоса, то допустимый уровень нижней текучей среды может соответствовать положению по высоте входного отверстия насоса.

[0015] В другом аспекте данного изобретения в средство контроля введен допустимый уровень промежуточной текучей среды, при этом упомянутое средство контроля выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень промежуточной текучей среды поднимается выше допустимого уровня промежуточной текучей среды. Если устройство расположено внутри резервуара для хранения, снабженного насосом, имеющим входное отверстие насоса, то допустимый уровень промежуточной текучей среды может соответствовать положению по высоте входного отверстия насоса.

[0016] В еще одном варианте осуществления способ определения уровня нескольких текучих сред в резервуаре для хранения включает подготовку резервуара для хранения, содержащего смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, и образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, которая больше плотности первой текучей среды. Образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит воду, смешанную со спиртом из первой текучей среды. Способ также включает подготовку первого чувствительного элемента-поплавка, имеющего плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды, и контроль положения по высоте первого чувствительного элемента-поплавка относительно резервуара для хранения.

[0017] В одном из аспектов данного изобретения способ включает следующие операции, выполняемые после операции контроля: сравнение положения по высоте первого чувствительного элемента-поплавка с первым предварительно заданным положением по высоте и приведение в действие сигнализации, если положение по высоте первого чувствительного элемента-поплавка больше первого предварительно заданного положения по высоте.

[0018] В другом аспекте данного изобретения способ включает следующие операции, выполняемые после операции контроля: сравнение скорости изменения положения по высоте первого чувствительного элемента-поплавка с первой предварительно заданной скоростью изменения положения по высоте и приведение в действие сигнализации, если скорость изменения положения по высоте первого чувствительного элемента-поплавка больше первой предварительно заданной скорости изменения положения по высоте.

[0019] В другом аспекте данного изобретения резервуар для хранения содержит третью текучую среду, имеющую плотность третьей текучей среды, которая больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды, причем плотность первого поплавка больше плотности третьей текучей среды и меньше плотности второй текучей среды. Способ также включает следующие операции: подготовку второго чувствительного элемента-поплавка, имеющего плотность второго поплавка, которая меньше плотности третьей текучей среды, больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды, и следовательно, операцию контроля положения по высоте второго чувствительного элемента-поплавка относительно резервуара для хранения.

[0020] В еще одном из аспектов данного изобретения способ включает следующие операции, выполняемые после второй операции контроля: сравнение положения по высоте второго чувствительного элемента-поплавка со вторым предварительно заданным положением по высоте и приведение в действие сигнализации, если положение по высоте второго чувствительного элемента-поплавка больше второго предварительно заданного положения по высоте.

[0021] В еще одном аспекте данного изобретения способ также включает следующие операции, выполняемые после операции контроля: сравнение скорости изменения положения по высоте второго чувствительного элемента-поплавка со второй предварительно заданной скоростью изменения положения по высоте и приведение в действие сигнализации, если скорость изменения положения по высоте второго чувствительного элемента-поплавка больше второй предварительно заданной скорости изменения положения по высоте.

Краткое описание прилагаемых фигур

[0022] Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества настоящего изобретения, а также способ их осуществления станут очевидными, а само изобретение станет более понятным из последующего описания варианта осуществления изобретения в совокупности с прилагаемыми фигурами, на которых:

[0023] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе резервуара для хранения, снабженного зондом для обнаружения разделения фаз, который выполнен в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0024] Фиг. 2 представляет собой вид сбоку магнитострикционного зонда, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0025] Фиг. 3 представляет собой порядок работы контроллера с системой обнаружения разделения фаз.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

[0026] Устройство или зонд для обнаружения разделения фаз, в целом обозначенный позицией 10, показан на Фиг. 1 и Фиг. 2. Зонд 10 для обнаружения разделения фаз содержит верхний поплавок 12 с относительно низкой плотностью и нижний поплавок 14 с относительно более высокой плотностью, каждый из которых установлен с возможностью перемещения на стержне 16. В одном из примеров вариантов осуществления изобретения головка 18 зонда создает электромагнитное поле, которое образуется вокруг волновода внутри стержня 16 и взаимодействует с магнитным полем верхнего поплавка 12 и/или нижнего поплавка 14. Результатом такого взаимодействия является образование ударной волны в стержне 16, перемещающейся с известной скоростью к головке 18 зонда, которая на основании времени, затраченного ударной волной на перемещение с известной скоростью, вырабатывает выходной электрический сигнал, передаваемый через проводник 20, соответствующий относительному положению верхнего поплавка 12 и/или нижнего поплавка 14 по длине стержня 16. Зонд 10 для обнаружения разделения фаз может также содержать нижний ограничитель или упор 22 для предотвращения соскальзывания нижнего поплавка 14 со стержня 16. Зонд 10 для обнаружения разделения фаз факультативно может содержать механизм 24 присоединения, который может быть по необходимости ослабляемым и обеспечивать вертикальную регулировку положения зонда 10. В объем настоящего изобретения входит зонд 10 для обнаружения разделения фаз, который может принимать и другие формы, такие как измерительная система на основе ультразвуковой локации, группа бесконтактных переключателей, лазерная измерительная система или им подобные. Также в объем настоящего изобретения входят верхний и нижний поплавки, которые могут быть размещены рядом или разнесены, в противоположность расположению непосредственно выше или ниже друг друга (т.е. соосному расположению на общем стержне).

[0027] На Фиг. 2 показано, что зонд 10 для обнаружения разделения фаз ориентирован по существу вертикально внутри резервуара 30 для хранения. Резервуар 30 для хранения содержит первую или верхнюю текучую среду 32 с верхним уровнем или верхней поверхностью 32а, который(-ая) имеет плотность ρU. Ниже верхней текучей среды 32 расположена промежуточная текучая среда 34 с верхним уровнем 34а. Промежуточная текучая среда 34 имеет плотность ρM, которая больше плотности ρU. Ниже промежуточной текучей среды 34 расположена нижняя текучая среда 36 с верхней поверхностью 36а текучей среды. Нижняя текучая среда 36 имеет плотность ρL, которая больше плотности ρM и больше плотности ρU. Верхний поплавок 12 устанавливается на расстоянии D2 выше поверхности дна резервуара 30 для хранения, причем D2 приблизительно соответствует верхнему уровню 34а текучей среды 34 относительно определенной точки отсчета, такой как дно резервуара 30 для хранения. Однако может быть использована любая точка отсчета, такая как другая часть резервуара 30 для хранения, определенная часть зонда 10 для обнаружения разделения фаз и тому подобные.

[0028] Верхний поплавок 12 устанавливается на этом расстоянии вследствие того, что он имеет плотность меньше чем ρM, однако больше чем ρU. Т.е. верхний поплавок 12 будет тонуть в относительно менее плотной текучей среде, такой как верхняя текучая среда 32, однако будет плавать в относительно более плотной текучей среды, такой как промежуточная текучая среда 34. Аналогично нижний поплавок 14 устанавливается на расстоянии D1 выше поверхности дна резервуара 30 для хранения, вследствие того, что он имеет плотность меньше чем ρL, однако больше чем ρM. Зонд 10, как показано на Фиг. 2, факультативно содержит третий поплавок 26 с плотностью меньше плотности ρU верхней текучей среды 32. Таким образом, верхний поплавок 26 устанавливается на расстоянии D3 выше поверхности дна резервуара 30 для хранения, причем D3 приблизительно соответствует верхней поверхности 32а текучей среды 32 (и нижней поверхности незаполненного объема резервуара 30 для хранения).

[0029] В одном из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения резервуар 30 для хранения может представлять собой резервуар для хранения топлива, в котором текучая среда 32 представляет собой смесь бензин/этанол, такую как топливо E-10, слой промежуточной текучей среды 34 представляет собой смесь, образовавшуюся в результате разделения фаз и состоящую в основном из спирта, воды и небольшого количества бензина, нижняя текучая среда 36 представляет собой по существу чистую воду. Таким образом, нижняя текучая среда 36 будет иметь относительную плотность, равную 1,0. Промежуточная текучая среда 34 будет иметь относительную плотность, равную приблизительно 0,81-0,89, в частности выше 0,82. Верхняя текучая среда 32 будет иметь относительную плотность, равную приблизительно 0,68-0,78, в частности 0,73-0,75. В данном примере варианта осуществления первый - или верхний - поплавок 12 имеет плотность, соответствующую относительной плотности, равной приблизительно 0,80, тогда как второй - или нижний - поплавок 14 имеет плотность, соответствующую относительной плотности, равной приблизительно 0,95. Таким образом, верхний поплавок 12, естественно, установится на границе контакта между смесью бензин/этанол (т.е. верхней текучей средой 32) и образовавшейся вследствие разделения фаз текучей средой спирт/вода/бензин (т.е. промежуточной текучей средой 34), тогда как нижний поплавок 14, естественно, установится на границе контакта между водой (т.е. нижней текучей средой 36) и образовавшейся вследствие разделения фаз текучей средой спирт/вода/бензин (т.е. промежуточной текучей средой 34). Однако в объем настоящего изобретения также входит любое количество текучих сред или материалов различных плотностей, которые могут быть измерены или обнаружены.

[0030] Кроме того, резервуар для хранения текучих сред может содержать множество текучих сред (где количество текучих сред представлено как ″n″), причем каждая текучая среда имеет различную плотность текучей среды. Эти текучие среды, естественно, установятся послойно аналогично текучим средам 32, 34, 36, рассмотренным выше. Между примыкающими слоями установятся границы контакта или раздела так, что в итоге образуется n-1 границ раздела текучих сред. Множество поплавков может быть предусмотрено для проведения измерений на каждой границе раздела. Например, n-1 поплавков могут быть предусмотрены для измерения уровня текучей среды на каждой границе раздела в данном резервуаре для хранения текучей среды, причем каждый поплавок имеет плотность, значение которой находится между плотностями текучих сред каждой пары примыкающих текучих сред. Также может быть предусмотрен дополнительный поплавок с плотностью, которая меньше плотности самой верхней текучей среды, так что дополнительный поплавок определяет местонахождение границы раздела между самой верхней текучей средой и незаполненным объемом резервуара для хранения.

[0031] В одном из примеров вариантов осуществления поплавок, измеряющий уровень текучей среды на границе раздела между любой парой текучих сред, будет иметь плотность поплавка, которая ближе к плотности верхней текучей среды данной пары, чем к плотности нижней текучей среды данной пары. Например, плотность поплавка может быть только незначительно больше плотности верхней текучей среды в той или иной паре примыкающих текучих сред. Такая ″асимметричная плотность″ предотвращает излишний уход поплавка в направлении вниз, когда этот поплавок устанавливается в своем надлежащем положении на границе раздела определенной пары текучих сред. Это также гарантирует то, что поплавок не будет быстро ″падать″ через верхнюю текучую среду упомянутой пары при установке в устойчивое положение. Вместо этого поплавок будет контролируемо ″плыть″ вниз сквозь верхнюю текучую среду перед достижением границы раздела этих текучих сред.

[0032] Уровни текучих сред 32a, 34a, 36a контролируются контроллером 50 через обратную связь данных с головки 18 зонда, которые показывают положения поплавков 26, 12, 14 соответственно. На Фиг. 3 показано, что контроллер 50 (показанный на Фиг. 2) непрерывно выполняет подпрограмму 100 определения, находится ли измеренный уровень воды или образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды в допустимых предварительно заданных пределах. Когда контроллер получает команду начать контроль, что представлено блоком 102, то контроллер 50 определяет, находится ли уровень нижней текучей среды 36 (такой как вода) по данным измерений нижним поплавком 14 выше предварительно заданного допустимого уровня воды, что представлено блоком 104 и более подробно рассмотрено далее. Если измеренный уровень будет ниже допустимого уровня, то контроллер войдет в цикл считывания обратной связи, инициируемый и повторяемый командой на продолжение контроля, представленной блоком 103. Однако если измеренный уровень выше предварительно заданного допустимого уровня, то выдается команда на корректирующие действия в отношении избыточного количества нижней текучей среды 36 (такой как вода), что представлено блоком 106. Аналогично контроллер 50 определяет, находится ли измеренный уровень образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды выше предварительно заданного допустимого уровня образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, что представлено блоком 108. Если измеренный уровень образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды ниже предварительно заданного допустимого уровня, то контроллер 50 входит в цикл считывания обратной связи, инициируемый и повторяемый командой на продолжение контроля, что представлено блоком 103. Однако если измеренный уровень выше предварительно заданного допустимого уровня, то выдается команда на корректирующие действия в отношении недопустимо высоких уровней разделения фаз, что представлено блоком 110.

[0033] Как показано на Фиг. 2, контроллер 50 может также рассчитывать и/или контролировать расстояние Ds, представляющее собой расстояние между верхним поплавком 12 и нижним поплавком 14. В частности, расстояние Ds может представлять собой расстояние между верхним поплавком 12 и нижним поплавком 14. Таким образом, расстояние Ds по существу представляет собой вышину или толщину слоя промежуточной текучей среды 34. Если Ds приближается к нулю в пределах определенного номинального значения, то можно сделать вывод о том, что этот слой промежуточной текучей среды 34 по существу не существует (т.е. объем слоя текучей среды 34 равен нулю). И наоборот, если Ds больше чем нуль более чем на упомянутое номинальное значение, то слой промежуточной текучей среды 34, такой как слой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, может считаться существующим. Кроме того, скорость изменения Ds также может быть важна для пользователя зонда 10. Если Ds имеет положительную скорость изменения, т.е. это расстояние растет, то слой промежуточной текучей среды 34, такой как образовавшийся вследствие разделения фаз слой, увеличивается, и могут быть предприняты соответствующие действия. Предварительно заданная допустимая скорость изменения может быть введена в контроллер 50 таким же образом, как и предварительно заданные допустимые уровни, описанные выше, таким образом, что небольшая, номинальная или переходная скорость изменения не будет вызывать предупреждение о необходимости корректирующих действий или срабатывание других видов сигнализации.

[0034] Примером контроллера 50 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является система управления подачей топлива TS-5 Fuel Management System, выпускаемая Franklin Fueling Systems Inc., расположенной по адресу 3760 Marsh Road, Madison, Wisconsin 53718, США. Однако в объем настоящего изобретения также входит использование и других контроллеров или микропроцессоров для выполнения вычислительных операций, описанных в настоящем описании.

[0035] Предварительно заданные допустимые уровни объемов (т.е. положения по высоте) для нижней текучей среды 36 и промежуточной текучей среды 34 будут изменяться в зависимости от параметров системы и требований пользователя системы. Они могут быть введены в контроллер 50 пользователем. В одном из примеров вариантов осуществления резервуара для хранения топлива, как указано выше, допустимые уровни могут быть обусловлены, например, положением входного отверстия внутреннего погружного насоса (не показано) или, если насос расположен снаружи резервуара 30 для хранения, положением выходного отверстия 38 резервуара для хранения. Если верхний уровень 34а промежуточной текучей среды 34 достигает входного отверстия насоса или выходного отверстия 38 резервуара для хранения, то образовавшаяся вследствие разделения фаз смесь спирта и воды может быть залита в топливный бак клиента, что приводит к снижению характеристик двигателя, а возможно и к затратам на удаление образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды из топливной системы транспортного средства. Кроме того, если верхняя поверхность 36а нижней текучей среды 36 достигает входного отверстия погружного насоса или выходного отверстия 38 резервуара для хранения, то в топливный бак клиента может быть залита вода, что вызывает не поддающиеся ремонту повреждения или другие неполадки, требующие больших затрат на их устранение. Таким образом, предварительно заданный допустимый верхний уровень для образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды в резервуаре 30 для хранения топлива может находиться непосредственно ниже уровня входного отверстия насоса или выходного отверстия 38 резервуара для хранения для предотвращения необходимости частого слива образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды (что рассмотрено ниже). Однако предварительно заданный допустимый уровень для воды может находиться существенно ниже входного отверстия насоса или выходного отверстия 38 резервуара для хранения по причине большего риска возникновения затрат и повреждений.

[0036] Когда контроллер 50 обнаруживает, что одна или обе текучие среды достигли недопустимо высокого уровня, то предупреждения о необходимости корректирующих действий, представленные блоками 106, 110, показанными на Фиг. 3, могут включать звуковую сигнализацию, отсоединение насосной системы, полное выключение системы распределения текучей среды, автоматическую отсылку электронного сообщения, факса или другого сообщения, им подобные или любую их комбинацию. Кроме того, контроллер 50 может иметь программные средства для обеспечения непрерывной индикации уровней поплавков 12, 14, 26, которая дает информацию об уровнях различных текучих сред в резервуаре 30 для хранения. Например, такая индикация может быть полезной в случаях, когда резервуар 30 для хранения имеет сливной клапан 40, выполненный с возможностью слива нижней текучей среды 36 из резервуара 30 для хранения. Решение на слив текучей среды через сливной клапан 40 и количество сливаемой из него текучей среды может быть основано на знании уровней 36a, 34a, 32a и соответствующих им объемов текучих сред 36, 34, 32 соответственно.

[0037] Несмотря на то, что изобретение описано на предпочтительном варианте осуществления конструкции, оно может быть также видоизменено без выхода за пределы сущности и объема данного изобретения. Исходя из этого, настоящая заявка включает любые изменения, усовершенствования или варианты применения настоящего изобретения с использованием его общих принципов. Кроме того, настоящая заявка включает в объем настоящего изобретения и такие выходы за пределы настоящего описания, которые являются известными или составляют общепринятую практику в области техники, к которой относится данное изобретение и которые не выходят за пределы приведенной формулы изобретения.

Изобретение относится к контролю среды в резервуарах для хранения, в частности к способу и устройству для обнаружения разделения фаз в резервуарах для хранения. По меньшей мере один поплавок имеет плотность, откалиброванную таким образом, чтобы обнаруживать различие в плотности между окружающими текучими средами. Поплавок держится на поверхности относительно более плотного нижнего слоя текучей среды, такой как топливо с разделенными фазами или чистая вода, и остается погруженным в относительно менее плотном верхнем слой текучей среды, такой как смесь бензин/этанол. Устройство обнаружения посылает сигнал, когда поплавок поднимается или опускается выше или ниже предварительно заданного допустимого уровня. Изобретение позволяет обнаруживать текучую среду, образовавшуюся вследствие разделения фаз, и определять ее высоту. 5 н. и 39 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система для хранения топлива, содержащая:
резервуар для хранения, содержащий смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, и образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, которая больше плотности первой текучей среды, причем упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит воду, смешанную с частью спирта из упомянутой смеси бензин/спирт;
первый чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды, причем упомянутый первый чувствительный элемент-поплавок имеет выходной сигнал, зависящий от положения по высоте упомянутого чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета; и
контроллер, содержащий блок сравнения, причем упомянутый блок сравнения осуществляет сравнение упомянутого выходного сигнала с упомянутой точкой отсчета, по результатам которого упомянутый контроллер определяет положение по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что смесь бензин/спирт содержит бензин и этанол.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что
упомянутый резервуар для хранения содержит третью текучую среду, имеющую плотность третьей текучей среды, которая больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды;
упомянутая система также содержит второй чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность второго поплавка, которая меньше плотности третьей текучей среды и больше плотности второй текучей среды; и
тем, что упомянутый контроллер определяет положение по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что третья текучая среда содержит воду.

5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что плотность упомянутого первого поплавка соответствует относительной плотности, равной 0,80.

6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что плотность упомянутого второго поплавка соответствует относительной плотности, равной 0,95.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый резервуар для хранения содержит множество текучих сред, имеющих множество плотностей текучих сред, причем упомянутое множество текучих сред расположено в виде примыкающих слоев внутри упомянутого резервуара для хранения, а система для хранения топлива также содержит множество чувствительных элементов-поплавков, имеющих множество плотностей поплавков, и каждая из плотностей упомянутых поплавков больше плотности одной из упомянутого множества текучих сред и меньше плотности примыкающего к упомянутой одной текучей среде слоя другой текучей среды из упомянутого множества текучих сред.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что каждый из упомянутого множества поплавков имеет соответствующий выходной сигнал, при этом упомянутый блок сравнения упомянутого контроллера осуществляет сравнение каждого из выходных сигналов с соответствующей точкой отсчета, по результатам которого упомянутый контроллер определяет положение по высоте каждого из упомянутого множества чувствительных элементов-поплавков относительно упомянутого резервуара для хранения.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в упомянутый контроллер введен допустимый уровень упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, при этом упомянутый контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда поднимается выше упомянутого допустимого уровня текучей среды.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что упомянутый резервуар для хранения снабжен насосом, имеющим входное отверстие насоса, при этом допустимый уровень установлен ниже упомянутого входного отверстия насоса.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она также содержит контроллер, в который введена допустимая скорость изменения уровня упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, при этом упомянутый контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды возрастает быстрее допустимой скорости изменения.

12. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутой первой текучей среды соответствует относительной плотности, равной приблизительно 0,68-0,78.

13. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутой первой текучей среды соответствует относительной плотности, равной приблизительно 0,73-0,75.

14. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутой второй текучей среды соответствует относительной плотности, равной приблизительно 0,81-0,89.

15. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутой второй текучей среды соответствует относительной плотности, превышающей 0,82.

16. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутой третьей текучей среды соответствует относительной плотности, равной 1,0.

17. Система по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый контроллер обеспечивает непрерывную индикацию положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения и положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

18. Система по п. 3, отличающаяся тем, что она также содержит третий чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность третьего поплавка, которая меньше плотности первой текучей среды, причем упомянутый контроллер определяет положение по высоте упомянутого третьего чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что упомянутый контроллер обеспечивает непрерывную индикацию положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения, положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения и положения по высоте упомянутого третьего чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

20. Система по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый первый чувствительный элемент-поплавок и упомянутый второй чувствительный элемент-поплавок расположены один выше другого по вертикали.

21. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутого первого поплавка ближе к плотности упомянутой первой текучей среды, чем к плотности упомянутой второй текучей среды.

22. Система по п. 3, отличающаяся тем, что плотность упомянутого второго поплавка ближе к плотности упомянутой второй текучей среды, чем к плотности упомянутой третьей текучей среды.

23. Устройство для измерения положений по высоте границ раздела между верхней текучей средой, имеющей плотность верхней текучей среды, нижней текучей средой, имеющей плотность нижней текучей среды, и промежуточной текучей средой, имеющей плотность промежуточной текучей среды, при этом упомянутая плотность промежуточной текучей среды соответствует плотности образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, содержащей воду, смешанную со спиртом, причем устройство содержит:
первый чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность первого поплавка, которая больше плотности верхней текучей среды и меньше плотностей нижней и промежуточной текучих сред;
второй чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность второго поплавка, которая больше плотностей промежуточной и верхней текучих сред и меньше плотности нижней текучей среды; и
средство контроля для определения положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета, причем это средство контроля рассчитывает положение по высоте упомянутой промежуточной текучей среды.

24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что в упомянутое средство контроля введен допустимый уровень нижней текучей среды, при этом упомянутое средство контроля выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда упомянутый уровень нижней текучей среды поднимается выше допустимого уровня нижней текучей среды.

25. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что оно расположено внутри резервуара для хранения, снабженного насосом, имеющим входное отверстие насоса, причем допустимый уровень нижней текучей среды соответствует положению по высоте упомянутого входного отверстия насоса.

26. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что в упомянутое средство контроля введен допустимый уровень промежуточной текучей среды, при этом упомянутое средство контроля выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень упомянутой промежуточной текучей среды поднимается выше допустимого уровня промежуточной текучей среды.

27. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что оно расположено внутри резервуара для хранения, снабженного насосом, имеющим входное отверстие насоса, причем допустимый уровень промежуточной текучей среды соответствует положению по высоте упомянутого входного отверстия насоса.

28. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что упомянутое средство контроля определяет положение по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета, посредством чего упомянутое средство контроля рассчитывает положение по высоте упомянутой промежуточной текучей среды.

29. Способ определения уровня нескольких текучих сред в резервуаре, включающий:
подготовку резервуара для хранения, содержащего смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, и образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, которая больше плотности первой текучей среды, причем упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит воду, смешанную с частью спирта из упомянутой смеси бензин/спирт;
подготовку первого чувствительного элемента-поплавка, имеющего плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды; и
контроль положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

30. Способ по п. 29, отличающийся тем, что он также включает следующие операции, выполняемые после операции контроля:
сравнение положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка с первым предварительно заданным положением по высоте; и
приведение в действие сигнализации, если положение по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка больше первого предварительно заданного положения по высоте.

31. Способ по п. 29, отличающийся тем, что он также включает следующие операции, выполняемые после операции контроля:
сравнение скорости изменения положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка с первой предварительно заданной скоростью изменения положения по высоте; и
приведение в действие сигнализации, если скорость изменения положения по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка больше первой предварительно заданной скорости изменения положения по высоте.

32. Способ по п. 29, отличающийся тем, что упомянутый резервуар для хранения содержит третью текучую среду, имеющую плотность третьей текучей среды, которая больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды, причем способ также включает следующие операции:
подготовку второго чувствительного элемента-поплавка, имеющего плотность второго поплавка, которая меньше плотности третьей текучей среды и больше плотности второй текучей среды; и
контроль положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что он также включает следующие операции, выполняемые после второй операции контроля:
сравнение положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка со вторым предварительно заданным положением по высоте; и
приведение в действие сигнализации, если положение по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка больше второго предварительно заданного положения по высоте.

34. Способ по п. 32, отличающийся тем, что он также включает следующие операции, выполняемые после операции контроля:
сравнение скорости изменения положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка со второй предварительно заданной скоростью изменения положения по высоте; и
приведение в действие сигнализации, если скорость изменения положения по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка больше второй предварительно заданной скорости изменения положения по высоте.

35. Устройство для измерения уровня образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды в резервуаре для хранения, содержащем смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, и образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, которая больше плотности первой текучей среды, причем упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит воду, смешанную с частью спирта из упомянутой смеси бензин/спирт, включающее в себя:
первый чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды, причем упомянутый первый чувствительный элемент-поплавок имеет выходной сигнал, зависящий от положения по высоте упомянутого чувствительного элемента-поплавка относительно определенной точки отсчета; и
контроллер, содержащий блок сравнения, причем упомянутый блок сравнения осуществляет сравнение упомянутого выходного сигнала с упомянутой точкой отсчета, по результатам которого упомянутый контроллер определяет положение по высоте упомянутого первого чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

36. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что смесь бензин/спирт содержит бензин и этанол.

37. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что упомянутый резервуар для хранения содержит третью текучую среду, имеющую плотность третьей текучей среды, которая больше плотности второй текучей среды и больше плотности первой текучей среды, и дополнительно включающее в себя:
второй чувствительный элемент-поплавок, имеющий плотность второго поплавка, которая меньше плотности третьей текучей среды и больше плотности второй текучей среды;
причем упомянутый контроллер определяет положение по высоте упомянутого второго чувствительного элемента-поплавка относительно упомянутого резервуара для хранения.

38. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что плотность упомянутого первого поплавка соответствует относительной плотности, равной приблизительно 0,80.

39. Устройство по п. 37, отличающееся тем, что плотность упомянутого второго поплавка соответствует относительной плотности, равной приблизительно 0,95.

40. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что в упомянутый контроллер введен допустимый уровень упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, при этом упомянутый контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда поднимается выше упомянутого допустимого уровня.

41. Устройство по п. 40, отличающееся тем, что упомянутый резервуар для хранения снабжен насосом, имеющим входное отверстие насоса, при этом упомянутый допустимый уровень установлен ниже упомянутого входного отверстия насоса.

42. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что оно также содержит контроллер, в который введена допустимая скорость изменения уровня упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды, при этом упомянутый контроллер выдает предупреждение о необходимости корректирующих действий, когда уровень упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды возрастает быстрее допустимой скорости изменения.

43. Устройство для использования в резервуаре для хранения, который содержит смесь бензин/спирт, имеющую плотность первой текучей среды, образовавшуюся вследствие разделения фаз текучую среду, имеющую плотность второй текучей среды, и границу раздела между упомянутой смесью бензин/спирт и упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей средой, при этом упомянутая плотность второй текучей среды превышает упомянутую плотность первой текучей среды, и упомянутая образовавшаяся вследствие разделения фаз текучая среда содержит воду, смешанную с частью спирта из упомянутой смеси бензин/спирт, причем устройство включает в себя:
зонд, который содержит:
стержень;
первый поплавок, который установлен с возможностью перемещения на упомянутом стержне, причем упомянутый первый поплавок имеет плотность первого поплавка, которая больше плотности первой текучей среды и меньше плотности второй текучей среды, упомянутый первый поплавок выполнен так, чтобы устанавливаться у границы раздела между упомянутой смесью бензин/спирт и упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей средой в упомянутом резервуаре для хранения; и
второй поплавок, который установлен с возможностью перемещения на упомянутом стержне, причем упомянутый второй поплавок имеет плотность второго поплавка, которая больше плотности первого поплавка и меньше плотности воды; и
контроллер, взаимодействующий с зондом для определения уровня упомянутой образовавшейся вследствие разделения фаз текучей среды в упомянутом резервуаре для хранения.

44. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что упомянутый зонд дополнительно содержит третий поплавок, который установлен с возможностью перемещения на упомянутом стержне, причем упомянутый третий поплавок имеет плотность третьего поплавка, которая меньше плотности первой текучей среды, меньше плотности первого поплавка и меньше плотности второго поплавка.