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Title:
DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING A STORED VOLUME OF A STORAGE CONTAINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/003673
Kind Code:
A1
Abstract:
Conventional devices and methods for determining the stored volume of a storage container having at least partially flexible delimitation have insufficient precision, since only one point or a few points of the flexible portion are scanned or they are disproportionately complex. The problem addressed by the invention is that of achieving a high degree of precision by means of a simple device. Bands which scan the flexible portion (11) of the storage container (10) can scan a large number of points of the flexible portion (11) without disproportionately increasing the complexity of the device. Furthermore, when using such a device the sensors (13) can be to a large extent freely positioned, preferably at a readily accessible and well protected location. Suitable methods of evaluation can further improve the precision. Devices and methods for precisely determining a stored gas volume, which offer precise measurement results without high complexity, are suitable to make biogas plants equipped therewith usable to compensate for the fluctuations of the power supply which are produced above all by the irregular power generation by wind and solar installations.

Inventors:
FIMMEN MALTE (DE)
MARTENS CHRISTOPH (DE)
BEHRENS JAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/100254
Publication Date:
January 15, 2015
Filing Date:
July 09, 2013
Export Citation:
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Assignee:
MT EN GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F17C1/00
Domestic Patent References:
WO2012107114A12012-08-16
WO2005075951A22005-08-18
Foreign References:
FR2898974A32007-09-28
EP2078937A22009-07-15
US20120067117A12012-03-22
DE102010005540A12011-07-28
EP1338843A22003-08-27
FR2766255A11999-01-22
DE102008031882A12010-01-14
EP2078937A22009-07-15
AT501106A12006-06-15
ES1052327U2002-12-01
FR2766255A11999-01-22
EP0333698A21989-09-20
DE4138262A11993-05-27
Attorney, Agent or Firm:
KUHNEN & WACKER (DE)
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Claims:
Ansprüche

Vorrichtung zum Bestimmen eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters (10), insbesondere eines gespeicherten Gasvolumens eines Gasspeichers, mit einer mindestens teilweise flexiblen Begrenzung, wobei die Position eines flexiblen Abschnitts (11) der Begrenzung durch ein Band (12) abgetastet wird, das über den flexiblen Abschnitt (11) verläuft und das an einem ersten Ende fixiert und an einem zweiten Ende vorgespannt ist, wobei die Positionsveränderungen des zweiten Endes oder die Spannung des Bandes durch einen Sensor (13) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bänder mit je einem Sensor (13) verwendet werden, die jeweils unterschiedliche Verläufe über den flexiblen Abschnitt (1 1) aufweisen.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der wenigstens zwei Bänder (12) durch Beschweren der zweiten Enden mit je einem Gewicht (14) oder Vorspannen mit je einem elastischen Element (15) erzeugt wird.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Abschnitte der wenigstens zwei Bandführungen reibungsmindemd beschichtet sind und/oder Reibungsmmderungsmittel aufweisen und/oder wenigstens Abschnitte der wenigstens zwei Bänder (12) aus einzelnen gegeneinander frei verdrehbaren Segmenten aufgebaut und/oder mit gegeneinander und gegenüber dem Band (12) frei verdrehbaren Ummantelungssegmenten ummantelt sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der zweiten Enden mit je einem Abstandsensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, der einen Ultraschallsender und - empfänger umfasst, erfasst werden.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bänder (12) je drei Bandsegmente aufweisen, die in je einem Knotenpunkt (19) verbunden sind, der über dem flexiblen Abschnitt (1 1) liegt, wodurch je drei Enden entstehen, wobei die ersten und dritten Enden jeweils an unterschiedlichen Punkten fixiert und die zweiten Enden jeweils vorgespannt sind.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Bänder (12) mit je drei Bandsegmenten über den flexiblen Abschnitt (1 1) verlaufen, wobei sich die vorgespannten Bandsegmente gegenüberliegen.

Verfahren zum Bestimmen eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters (10), insbesondere eines gespeicherten Gasvolumens eines Gasspeichers, mit einer mindestens teilweise flexiblen Begrenzung, wobei die Position eines flexiblen Abschnitts (1 1) der Begrenzung durch ein Band (12) abgetastet wird, das über den flexiblen Abschnitt (1 1) verläuft und das an einem ersten Ende fixiert und an einem zweiten Ende vorgespannt ist, wobei die Positionsveränderungen des zweiten Endes oder die Spannung des Bandes (12) durch einen Sensor (13) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bänder (12) mit je einem Sensor (13) verwendet werden, die jeweils unterschiedliche Verläufe über den flexiblen Abschnitt (1 1) aufweisen.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert der Messwerte der je einem Ende zugeordneten Sensoren (13) gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen durch Einbeziehung von Korrekturfaktoren vorgenommen werden, die Bestimmungsfehler aufgrund des nicht-linearen Verhältnisses zwischen den Positionsveränderungen der vorgespannten Enden und dem gespeicherten Gasvolumen reduzieren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen durch Einbeziehung von Korrekturfaktoren vorgenommen werden, die experimentell ermittelt wurden.

11. Verfahren nach einem der Asprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen durch Einbeziehung von Korrekturfaktoren vorgenommen werden, die anhand von Modellen der Füll- Entleerungsvorgänge des Speichers errechnet wurden.

12. Verfahren nach einen der Anspüche 7 bis 1 1 zum Bestimmen eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters (10), insbesondere eines gespeicherten Gasvolumens eines Gasspeichers, mit einer mindestens teilweise flexiblen Begrenzung und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

13. Biogasanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst und/oder ihr Betrieb das Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 12 umfasst.

Description:
Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters eines Gasspeichers, mit einer mindestens teilweise flexiblen Begrenzung und einer die flexible Begrenzung abdeckenden Abdeckung, wobei ein Band die flexible Begrenzung des Speicherbehälters überspannt, das an einem ersten Ende fixiert und an einem zweiten Ende vorgespannt ist, wobei außerdem technische Einrichtungen zum Erfassen und Auswerten der Positionsveränderungen des nicht fixierten Endes und/oder der Spannung des Bandes vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines gespeicherten Volumens eines Speicherbehälters eines Gasspeichers, mit einer mindestens teilweise flexiblen Begrenzung unter Verwendung der Parameter, die durch eine solche Vorrichtung ermittelt werden. Eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstandes eines Gasspeichers ist aus der DE 10 2008 031 882 bekannt. Hierbei sind zwischen der Oberseite der flexiblen Begrenzung und der Unterseite der Abdeckung eine optische Strahlungsquelle und ein optischer Strahlungssensor zur mindestens teilweise optischen Vermessung der Kontur der flexiblen Begrenzung vorgesehen.

Diese Vorrichtung ist nur in der Lage, einen geringen Anteil der flexiblen Begrenzung abzutasten. Ferner werden die Ergebnisse durch die Bewegung der Abdeckung, beispielsweise durch Witterungseinflüsse, verfälscht, da die Strahlungsquelle und der Strahlungssensor an dieser befestigt sind. Die verwendeten technischen Komponenten sind außerdem von verhältnismäßig hoher Komplexität, was sich ungünstig im Hinblick auf die Installationskosten und den Wartungsaufwand auswirkt.

Aus der EP 2 078 937 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der einer flexiblen Begrenzung eines Speicherbehälters ein Referenzmittel zugeordnet ist, welches mit einem als festen Referenzpunkt ausgebildeten ortsfesten Erfassungsmittel zusammenwirkt, wobei das Referenzmittel und das Erfassungsmittel mittels einer als eine Funkverbindung mit elektromagnetischer Strahlung und einer geeigneten Wellenlänge ausgebildeten drahtlosen Übertragung zusammenwirken.

Das Problem der Bewegung der Abdeckung spielt hier offensichtlich keine Rolle, allerdings steigt die Komplexität der Vorrichtung und auch des zur Bestimmung des gespeicherten Volumens notwendigen Verfahrens mit der Anzahl der installierten Referenzmittel, was sich in ungünstiger Weise auf die Installationskosten auswirkt.

Weitere Vorrichtungen, bei denen nur einzelne oder auch eine begrenzte Anzahl diskreter Punkte des flexiblen Abschnitts abgetastet werden, sind auch aus folgenden Dokumenten bekannt:

Aus der WO 2005 075951 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein mechanischer Taster, durch den die Lage einer Membranhaut an einem oder mehreren signifikanten Punkten abgreifbar ist, Verwendung findet, der vorzugsweise als ein an der Membranhaut befestigtes Seil ausgebildet ist.

Aus der AT 501 106 AI ist ein Gasspeicher mit einer flexiblen Innenmembran bekannt, bei dem eine Ab standsm es s Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands zwischen einem Messabschnitt der Außenmembran und einem Messabschnitt der Innenmembran vorgesehen ist. ES 1 052 327 U und FR 2 766 255 AI offenbaren ebenfalls Vorrichtungen zur Abstandsmessung zwischen Innen- und Außenmembran.

Aus der EP 0 333 698 A2 ist ein Gasspeicher bekannt, bei dem im Zenit eines Gasspeichers ein Meßorgan vorgesehen ist, z.B. ein mittels Federwerk aufrollbares Stahlseil mit explosionsgeschütztem Drehwinkelformer, der den jeweiligen Abstand zur Innenmembran als elektrischen Wert an eine Schaltwarte weitergibt. Aus der DE 41 38 262 AI ist es bekannt, den Füllstand des Speicherbehälters mittels eines Ultraschallsenders und -empfängers ständig zu messen. Die Ultraschallsender und -empfänger werden an der Ober- und/oder Unterseite des Speicherbehälters angebracht und messen die Laufzeit von Ultraschallsignalen durch das Innere des Speicherbehälters. Aus der Laufzeit der Signale und der Schallgeschwindigkeit des Gases im Inneren des Speicherbehälters ist der Füllstand und damit das Volumen des Speicherbehälters zu bestimmen.

Diese Vorrichtungen haben alle entweder eine nicht zufriedenstellende Genauigkeit, da nur ein einzelner Punkt oder eine geringe Anzahl von Punkten des flexiblen Abschnitts abgetastet wird oder ihre Komplexität wird durch das

Abtasten einer höheren Anzahl von Punkten unverhältnismäßig hoch, was entsprechende ungünstige Veränderungen des Installations- und Wartungsaufwandes und der Kosten verursacht. Der Bedarf einer möglichst genauen Bestimmung des gespeicherten

Volumens eines Speicherbehälters ergibt sich beispielsweise für einen Gasspeicher einer Biogasanlage. Das in einer Biogasanlage erzeugte Biogas wird in der Regel an einen mit der Biogasanlage verbundenen Verbraucher bzw. eine Energieerzeugungsanlage weitergeleitet. Als Energieerzeugungsanlagen werden oftmals Blockheizkraftwerke eingesetzt. Im Zusammenhang mit Biogasanlagen werden Gasspeicher verwendet, da das produzierte Biogas nicht immer kontinuierlich produziert wird und die Produktionsmengen des Biogases Schwankungen unterliegen können. Die Leistungsfähigkeit und Effektivität eines Blockheizkraftwerkes oder einer Gasaufbereitungsanlage ist jedoch vom zugeführten Gasvolumen abhängig, wobei ein möglichst konstanter Volumenstrom zugeführt werden sollte. Die Speicherbehälter werden verwendet, um das Gas vor der Aufbereitung, der Zumischung von Additiven oder als Ausgleichsspeicher vor der Einspeisung zu Verbrauchern zu speichern. Bei einer Änderung des produzierten Gasvolumens ist dies am Füllstand des Speicherbehälters zu erkennen und die für den Verbraucher notwendige Menge kann entsprechend angepasst werden oder die Gasproduktion entsprechend verändert werden. Die Grundlage für diesen Steuerungsprozess ist das zwischengespeicherte Gasvolumen. Für eine möglichst effektive Steuerung ist eine sehr genaue Bestimmung des Gasvolumens notwendig.

Des Weiteren stellt sich im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien, wie beispielsweise bei der Erzeugung von Wind- und Solarstrom, grundsätzlich das Problem, dass die erzeugten Energiemengen hohen Fluktuationen unterliegen. Dies führt zu erheblichen Problemen bei der Einspeisung der Energie in die vorhandenen Netzwerke. Für den stabilen Betrieb eines Netzwerkes ist es notwendig, die einspeisten Energiemengen auf den tatsächlichen Bedarf auf Seiten der Endverbraucher abzustimmen. Dies ist im Zusammenhang mit konventionellen regelbaren Kraftwerken unproblematisch, führt jedoch bei erneuerbaren Energien aufgrund der dort auftretenden Fluktuationen zu Problemen bei der Netzstabilisierung. Zur Vermeidung dieser Stabilisierungsprobleme ist es notwendig, die dem Stromnetz zugeführten Energiemengen, die durch erneuerbare Energien entstehen, zu kompensieren. Die Verwendung von Biogas als regenerative Regelenergiequelle bietet sich durch deren Speicherfähigkeit an. Hierbei ist die Bestimmung des gespeicherten Gasvolumens ein entscheidender Faktor. Mit zunehmender quantitativer Bedeutung von erneuerbaren Energiequellen und insbesondere von Biogasanlagen für die Erzeugung von Elektrizität wird es zunehmend wichtiger, dass der Einsatz von biogasbetriebenen Elektrizitätserzeugern planbar und zentral steuerbar wird, um Regelleistung für das Elektrizitätsnetz bereitzustellen und die Erzeugung der Elektrizität dem tatsächlichen Bedarf anpassen zu können. Insbesondere ist es bei zunehmender Stromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien vorteilhaft, Biogasanlagen so auszulegen, dass sie über eine gewisse Zeitspanne das gesamte erzeugte Biogas speichern können, um dieses dann, wenn im Elektrizitätsnetz Bedarf besteht mit einem im Verhältnis zur Fermenterleistung stark ausgelegten Elektrizitätserzeuger verströmen zu können. Für diese Art des Einsatzes ist es von erhöhter Wichtigkeit kontinuierlich und mit hoher Genauigkeit, den Füllstand des Gasspeichers erfassen zu können.

Herkömmliche technische Lösungen, die zu einer ausreichenden Genauigkeit bei der Ermittlung des Speicherfüllstandes führen, sind technisch kompliziert und damit kostenintensiv, was vor allem bei sehr großen Biogasanlagen ihre Installation wirtschaftlich erscheinen lässt. In Kombination mit groß dimensionierten Speichern und Elektrizitätserzeugern ist aber auch der Betrieb kleiner Fermenter wirtschaftlich sinnvoll. Darüber hinaus ist es unter ökologischen Aspekten überaus sinnvoll, die Fermenter verhältnismäßig klein zu dimensionieren, um keine zu langen Anlieferwege für die aufwändig zu transportierende Biomasse zu erzwingen. Wirtschaftliche und ökologische Überlegungen lassen also vor allem kleine bis mittelgroße Biogasanlagen vorteilhaft erscheinen. Für diese ergibt sich eine besondere Notwendigkeit einer einfachen, kostengünstigen und auch einfach zu wartenden Erfassungstechnologie, mit der der Füllstand der Gasspeicher mit hoher Genauigkeit kontinuierlich zentral abgefragt werden kann. Biogasanlagen weisen oftmals einen Doppelmembranfolienspeicher beziehungsweise eine Tragluftfolienabdeckung mit einer inneren Gasspeicherfolie und einer äußeren Wetterschutzfolie auf. Hierbei ist von Nachteil, dass die Montage eines Systems zur Bestimmung des Gasvolumens erheblich erschwert wird. So ist einerseits die Gasspeicherfolie Schwankungen aufgrund Veränderungen des Füllstandes des Speicherbehälters unterworfen und andererseits ist die Wetterschutzfolie durch von außen einwirkende Kräfte, beispielsweise durch Winde, ebenfalls leichten Bewegungen ausgesetzt. Daher ist es das der Erfindung zugrundeliegende Problem eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Volumen des Speicherbehälters sehr genau und mit hoher Zuverlässigkeit bestimmbar ist. Gleichzeitig sollten die Montage und der Betrieb der Vorrichtung möglichst einfach durchführbar sein.

Zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems gibt diese eine Vorrichtung der eingangs genannten Art an, wobei zwischen der Oberseite der flexiblen Begrenzung und der Unterseite der Abdeckung, auf der Oberseite der flexiblen Begrenzung, Bänder verlaufen, mit denen die Form der flexiblen Begrenzung, die sich in Abhängigkeit vom Füllstand ändert, abgetastet wird. Diese Bänder sind jeweils an einem Ende, oder wenn es sich um Bänder mit mehreren Segmenten handelt, an mehreren Enden fixiert und an jeweils einem weiteren Ende vorgespannt, was beispielsweise durch ein Gewicht oder ein elastisches Element bewerkstelligt wird. Durch eine Änderung des Füllstandes kommt es zu Positionsveränderungen der vorgespannten Enden, die sensorisch, beispielsweise durch Ultraschallsensoren erfasst werden können, sowie, im Fall des Einsatzes von elastischen Elementen, zu Änderungen der Bandspannung, die sensorisch, beispielsweise durch Kraftsensoren, erfasst werden können. Die Messdaten der jeweiligen Sensoren werden unter Verwendung von Eichkurven oder Auswertungsalgorithmen durch eine elektronische Datenverarbeitungseinheit ausgewertet und einem bestimmten Füllstand des Speichers zugeordnet, wodurch eine kontinuierliche Erfassung des Speicherfüllstandes erfolgen kann, und Daten, in Form elektronischer Signale, die den Speicherfüllstand sowie seine zeitliche Änderungsrate wiedergeben, an eine lokale oder räumlich getrennte zentrale Steuerwarte weitergegeben werden können.

Somit lässt sich die Kontur der flexiblen Begrenzung sehr genau vermessen. Hierbei beinhaltet das Vermessen der Kontur der flexiblen Begrenzung, dass mittels der Abtastung durch die Bänder eine hohe Anzahl von Messpunkten auf der flexiblen Begrenzung erfasst wird, ohne dass dafür eine hohe Anzahl von Sensoren nötig wäre. Die Messpunkte sind vorzugsweise gleichmäßig über die flexible Begrenzung verteilt, woraus sich bestimmte bevorzugte Muster ergeben nach denen die Bänder über die flexible Begrenzung verlaufen. Als Konsequenz der Berücksichtigung der hohen Anzahl von Messpunkten, können die eingesetzten Sensoren Signale bereitstellen, durch deren Verwendung und Auswertung das gespeicherte Volumen des Speicherbehälters verhältnismäßig genau bestimmt werden kann, insbesondere mit einer Genauigkeit von +/- 10% oder besser, was bedeutet, dass das anhand der Messwerte ermittelte gespeicherte Volumen von dem tatsächlich im Speicherbehälter gespeicherten Volumen um höchstens 10%, bevorzugt aber um einen geringeren %-Wert, abweicht. Unter gespeichertem Volumen wird vorzugsweise das gespeicherte und veränderbare Volumen eines gespeicherten Mediums, insbesondere Gas, zwischen der flexiblen Begrenzung und der Oberkante des Speicherbehälters verstanden. Es ist von Vorteil, dass die Bänder zwischen der Oberseite der flexiblen Begrenzung und der Unterseite der Abdeckung angeordnet sind, da hierdurch eine Beschädigung der Vorrichtung durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise der Witterung, weitgehend vermeidbar ist. Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen veranschaulicht. Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen sind aber, wie es technisch sinnvoll erscheint, untereinander frei kombinierbar. Gemäß einer Ausführungsform überspannen zwei Bänder die flexible

Begrenzung, die parallel verlaufen und die entlang der Fläche der flexiblen Begrenzung so positioniert sind, dass sie diese Fläche in drei im Wesentlichen gleich große Flächen unterteilen. Hierdurch wird erreicht, dass viele Punkte auf der flexiblen Begrenzung abgetastet werden. Diese Art der Abtastung ist, da mit jedem Band eine hohe Anzahl von Messpunkten abgetastet wird, vergleichsweise unempfindlich gegenüber nicht ebenen Messflächen. Daher sind zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Gewichte auf der flexiblen Begrenzung, nicht notwendig, um eine möglichst glatte Messoberfläche zu erhalten. Somit wird eine Belastung, ein erhöhter Verschleiß oder gar die Gefahr einer Beschädigung der flexiblen Begrenzung aufgrund der Verwendung zusätzlicher Elemente, wie beispielsweise von aufliegenden Gewichten, vermieden.

Vorzugsweise sind die vorgespannten Enden der Bänder mit den jeweiligen Sensoren an einer gut zugänglichen Stelle angebracht und somit für Wartungsarbeiten, technische Nachrüstungen, Austausch und dergleichen leicht zugänglich. Die Bänder, die einfache, leichte und unempfindliche Komponenten sind, können während des Aufbaus des Speichers auf einfache Weise auch von Personal, das nicht im Umgang mit empfindlicher Sensortechnik geschult ist, montiert werden, ohne das die Gefahr einer Beschädigung der Sensortechnik besteht. Die Sensoren können so zu einem späteren Zeitpunkt des Aufbaus angebracht werden, was die Gefahr ihrer Beschädigung während der Aufbauarbeiten minimiert.

Durch den Einsatz von Bändern um eine hohe Anzahl von Messpunkten zu berücksichtigen und den damit verbundenen Bedarf nur weniger Sensoren, sowie der Montageabläufe, die einen guten Schutz der empfindlichen technischen Komponenten gewährleisten, ergeben sich Kostenvorteile bei der Materialbeschaffung, dem Aufbau, der Wartung und dem Betrieb der Anlage. Die Vorspannung der Bänder wird durch elastische Elemente, beispielsweise

Spiralfedern, die jeweils an einem Ende mit einem der Bänder und am anderen Ende mit einem ortsfesten Kraftsensor verbunden sind, erzeugt oder durch Gewichte. Die Spannung der Bänder kann mit Kraftsensoren erfasst werden und im Fall des Einsatzes von Gewichten können die Positionsveränderungen der freien Enden der Bänder mit Ultraschallsensoren erfasst werden. Die jeweiligen Sensoren geben elektronische Signale an eine elektronische Datenverarbeitungseinheit weiter, welche unter Verwendung einer experimentell ermittelten Eichkurve oder mittels auf andere Weise ermittelter Korrekturfaktoren einen Füllstand ermittelt und Informationen über diesen einer lokalen oder örtlich getrennten Leitwarte zur Verfügung stellt, um eine Datengrundlage zur Steuerung der gesamten Anlage zu bieten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die, soweit nicht anders erwähnt, die Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsform aufweist, überspannen wenigstens zwei Bänder die flexible Begrenzung, die in jeweils einem Knotenpunkt eine Verzweigung aufweisen, so dass sie aus drei Bandsegmenten in Y-Form aufgebaut sind. Zwei Enden eines jeden Y-förmigen Bandes sind dabei jeweils fixiert und ein Ende ist jeweils vorgespannt und einem Sensor zugeordnet.

Die Bänder sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass sie die Fläche der flexiblen Begrenzung in im Wesentlichen gleich große Teilflächen unterteilen. Die Y-Form der Bänder ist mit dem Vorteil verbunden, dass mit einem Sensor noch mehr Messpunkte entlang des Bandverlaufes an der flexiblen Begrenzung abgegriffen werden können. Diese Art der Abtastung ist, da mit jedem Band eine noch größere Anzahl von Messpunkten abgetastet wird, vergleichsweise noch unempfindlicher gegenüber nicht ebenen Messflächen, was zu einer erhöhten Genauigkeit bei der Bestimmung des gespeicherten Volumens führt. Die Genauigkeit könnte möglicherweise durch noch stärkere Verzweigung, mehr Bänder und/oder mehr Sensoren weiter erhöht werden. Die Komplexität der Anlage nimmt durch solche zusätzlichen Merkmale jedoch zu, was zu höheren Kosten bei Aufbau, Wartung und Betrieb führt. Zwei gegenüberliegend angeordnete Y-förmige Bänder mit jeweils einem Sensor haben sich als technische Lösung erwiesen, bei der ein gutes Verhältnis zwischen Komplexität und Kosten zu der erzielten Genauigkeit der Volumenmessung vorliegt. Spezielle Erfordernisse einer jeweiligen Anlage können aber auch Lösungen vorteilhaft erscheinen lassen, die in gewissem Umfang von dieser Ausgestaltung abweichen. Gemäß dieser Aus führungs form wird die Vorspannung der Bänder bevorzugt mit Gewichten erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass die Vorspannung sich nicht mit der Auslenkung des vorgespannten Endes ändert, wie es im Falle der Verwendung eines elastischen Elementes zum Vorspannen zwangsläufig auftritt. Dadurch besteht nicht die Gefahr, dass die Vorspannung bei geringer Auslenkung zu gering oder bei hoher Auslenkung zu hoch ist. Dadurch wird die Genauigkeit der Volumenbestimmung gesteigert und der Verschleiß der technischen Komponenten reduziert.

Die Position der vorgespannten Enden der Bänder wird gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt mittels Ultraschallsensoren ermittelt. Ultraschallsensoren haben den Vorteil, dass sie berührungs- und damit verschleißfrei arbeiten und sie haben sich in vielen technischen Gebieten seit langer Zeit bewährt und arbeiten sehr zuverlässig. Um eine hohe Genauigkeit der Bestimmung des gespeicherten Volumens zu erreichen, wird nach einer Ausgestaltung eine Eichkurve für einen individuellen Typ von Speicherbehälter ermittelt. Von besonderem Vorteil ist eine Biogasanlage mit einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung zum Bestimmen des Volumens und/oder Füllstandes eines Speicherbehälters, insbesondere eines Biogasspeichers.

Nachfolgend wird die Erfindung mittels der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Speicherbehälter aus einer perspektivischen Ansicht, der zum besseren technischen Verständnis ohne Wetterschutzfolie dargestellt ist,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Speicherbehälter aus einer perspektivischen Ansicht mit detaillierterer Darstellung der Vorspannvorrichtungen, der zum besseren technischen Verständnis ohne Wetterschutzfolie dargestellt ist, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung von Ultraschallsensoren,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Speicherbehälter in einer Draufsicht, der zum besseren technischen Verständnis ohne Wetterschutzfolie dargestellt ist, Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Speicherbehälters 10 mit einer runden Grundfläche, fester seitlicher Begrenzung und einem oberen flexiblen Abschnitt 1 1. Eine Bodenplatte und eine ringförmig umlaufende Seitenwand, die auf dieser Bodenplatte angeordnet ist bilden einen nach oben offenen zylinderförmigen Behälter, der nach oben mittels des flexiblen Abschnitts 1 1 der Begrenzung abgedeckt ist. Der Behälter kann aber auch eine andere geeignete Form aufweisen. Die Wetteschutzfolie, die im Betrieb einer solchen Anlage darüber angeordnet ist, ist nicht gezeigt, um das technische Verständnis zu verbessern. Über den flexiblen Abschnitt 1 1 der Begrenzung verlaufen zwei Bänder 12, die diesen abtasten. Die Bänder 12 verlaufen über den flexiblen Abschnitt 1 1 im Wesentlichen parallel, so dass sie die Fläche des flexiblen Abschnitts 1 1 in drei im Wesentlichen gleich große Teilflächen unterteilen. Die Bänder 12 sind jeweils mit einem Ende an der ringförmig umlaufenden Seitenwand fixiert und am anderen Ende mittels je einer Vorspannvorrichtung vorgespannt. An den Stellen, an der gegenüber der Fixierungen liegenden Behälterseite, an denen die Bänder 12 über die ringförmig umlaufende Seitenwand geführt sind, sind die Bänder 12 in reibungsmindernden Bandführungen gelagert. Jedem der vorgespannten Enden ist jeweils ein Sensor 13 zugeordnet.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Fig. 1 im Folgenden näher erläutert:

Zum Bestimmen des gespeicherten Gasvolumens des Speicherbehälters 10 wird der flexible Abschnitt 1 1 mit Bändern 12 abgetastet. Da ein Ende eines jeden Bandes 12 fixiert ist, wird das jeweils andere vorgespannte Ende bei einer Füllstandsänderung des Speicherbehälters 10, die zu einem Heben oder Senken des flexiblen Abschnitts 1 1 führt, ausgelenkt. Diese Auslenkung wird durch einen Sensor 13 erfasst. Im Falle der Vorspannung mittels eines elastischen Elements 15 kann alternativ oder zusätzlich die Spannung des Bandes 12 erfasst werden. Die elektronischen Signale der Sensoren 13 werden einer Auswertungseinheit (nicht gezeigt) zugeführt, die anhand dieser den Füllstand des Speicherbehälters 10 ermittelt. Fig. 2 zeigt einen Speicherbehälter 10 mit den Merkmalen des Speicherbehälters aus Fig. 1 , wobei zusätzlich Möglichkeiten zum Vorspannen der Bänder 12 durch Gewichte 14 oder elastische Elemente 15 dargestellt sind. Im Fall des Vorspannens mit Gewichten 14 ist an jedem Band 12 ein Gewicht 14 an dem vorzuspannenden Ende befestigt, so dass es durch die von ihm verursachte Gewichtskraft eine Vorspannung erzeugen kann. Im Fall des Vorspannens durch elastische Elemente 15 ist an jedem Band 12 ein elastisches Element 15 an dem vorzuspannenden Ende befestigt, so dass es durch die ihm eigene Elastizität eine Vorspannung erzeugen kann. Es können Referenzmittel 16 an den jeweils vorgespannten Enden der Bänder 12 vorhanden sein, die dazu dienen, um das Erfassen der Positionen der Enden zu ermöglichen. Zwischen den Abschnitten der Bänder 12, welche den flexiblen Abschnitt 1 1 der Begrenzug des Speicherbehälters 10 abtasten, und den Vorspannungsvorrichtungen können Flaschenzüge angeordnet sein um die Auslenkung der Gewichte 14 oder Verformung der elastischen Elemente 15 je nach Ausführung der Flaschenzüge um den Faktor zwei oder um einen höheren Faktor zu reduzieren.

Die gesamte Anordnung aus Vorspannern und Sensoren 13 oder Teile davon können zum Schutz vor äußeren Einflüssen in einer beispielsweise rohrförmigen Schutzummantelung angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass die

Vorspannvorrichtung und die Sensoren 13 in einer Position montiert sind, die einen guten Zugang auch während des Betriebs der Anlage ermöglicht, beispielsweise seitlich an der Basis des Speicherbehälters 10. Auf diese Weise ist auch eine Montage zu einem späten Zeitpunkt während des Anlagenaufbaus möglich, so dass das Risiko der Beschädigung während der Aufbauarbeiten minimiert wird.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit der Implementierung von Ultraschallsensoren, die je einen Ultraschallsender 17 und einen Ultraschallempfänger 18 umfassen. Die Ultraschallsensoren sind dabei in einer Schutzummantelung angeordnet und befinden sich seitlich an der Basis des Speicherbehälters 10. Die Ultraschallsender 17 geben Ultraschallsignale ab, die in Richtung der Gewichte 14 oder Referenzmittel 16 gerichtet sind und von diesen reflektiert werden. Die Ultraschallempfänger 18 empfangen diese Reflexionen und erzeugen entsprechen- de elektronische Signale, die einer Auswertungseinheit (nicht gezeigt) zugeführt werden können. Anhand der Laufzeiten der Ultraschallsignale von den Ultraschallsendern 17 über die Gewichte 14 oder Referenzmittel 16 zu den Ultraschallempfängern 18, die sich entsprechend der Auslenkung der vorgespannten Enden verändern, können nach Auswertung Rückschlüsse auf den Füllstand des Speicherbehälters 10 gezogen werden.

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Speicherbehälter 10 in einer Draufsicht, wobei zum besseren technischen Verständnis die Wetterschutzfolie, die im Betrieb über dem Speicher angeordnet ist, weggelassen wurde. Es wird eine Anordnung mit zwei Bändern 12 mit je drei Bandsegmenten, die in je einem Knotenpunkt 19 verbunden sind, dargestellt. Bei maximaler Füllung des Speicherbehälters 10 betragen die Winkel, die sich bei jedem der Bänder 12 zwischen den drei Bandsegmenten am Knotenpunkt 19 bilden jeweils ungefähr 60°, in Abhängigkeit der Ausführung des Speicherbehälters 10 können auch abweichende Winkel vorteilhaft sein, wenn sie dem Ziel dienen den flexiblen Abschnitt 1 1 möglichst gleichmäßig anzutasten.

Bezugszeichenliste

10 Speicherbehälter

11 flexibler Abschnitt

12 Bänder

13 Sensoren

14 Gewichte

15 elastische Elemente

16 Referenzmittel

17 Ultraschallsender

18 Ultraschallempfänger

19 Knotenpunkt