Füllstandskurve

Füllstandskurve ist die funktionale Beziehung zwischen dem Füllstand h in einem Behälter und dem gespeicherten Volumen V (und gegebenenfalls der Masse m), basierend auf der Geometrie des Behälters und dem Medium. Sie dient dazu, aus gemessenen Füllstandsignalen das Volumen oder die Masse abzuleiten und bildet damit die Grundlage für Mengenmessung, Lagerverwaltung und Prozessregelung.

Anwendungen finden sich in der Prozessindustrie zur Bestimmung von Lagerbeständen und zur Steuerung von Pump- und Abfüllprozessen, in der Wasserwirtschaft und dem Reservoirmanagement zur Abschätzung des Speichervolumens bei einer bestimmten Wasserhöhe sowie in Bereichen wie Bergbau und Brandschutz, wo Volumen- oder Füllstandsinformationen kritisch sind.

Berechnung und Kalibrierung: Für verschiedene Behälterformen ergibt sich V(h) direkt aus der Geometrie. Beispiele: Für einen vertikalen Zylindertank mit Grundfläche A gilt V(h) = A·h (0 ≤ h ≤ H). Für einen horizontalen Zylinder liefert V(h) eine Segmentvolumen-Funktion, die typischerweise numerisch berechnet wird. Für eine Kugel lautet V(h) = (π h^2 (3R − h))/3 (0 ≤ h ≤ 2R). Für einen konischen Behälter ist V(h) proportional zu h^3 in der Regel V(h) = (π R^2 / (3 H^2)) h^3. In der Praxis wird die Füllstandskurve oft durch Kalibrierung ermittelt oder durch CAD-/Geometriemodelle exakt bestimmt, insbesondere bei komplexen Formen.

Messung und Unsicherheiten: Füllstandssensoren liefern h, aus dem durch die Füllstandskurve das Volumen abgeleitet wird. Temperatureinflüsse, Dichteänderungen, Mehrphasenflüsse oder Hysterese können die Kurve beeinflussen und erfordern Korrekturen oder separate Kurven.

Wichtige Merkmale: Die Füllstandskurve hängt stark von der Geometrie, der Betriebsbedingung und dem Medium ab. Sie ist zentral für Sicherheit, Betriebskosten und Planung in Technik, Umweltmanagement und Infrastruktur.