DE1648156C3 - Anordnung zur Füllstandmessung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Füllstandsmessung, bei der der Druck des Füllgutes auf einen Mctallfaltenbalg wirkt.

Bei der kontinuierlichen Messung der Füllstandshöhe in einem Behälter tritt die Aufgabe auf, die jeweils vorhandene F'üllgutmenge unabhängig von der Beschaffenheit des Füllgutes von einem Anzeigeinstrument ablesen zu können und im allgemeinen auch eine kontinuierliche Regelung der Füllstandshöhe in Abhängigkeit <>o von ihrer Änderung durchzuführen.

Die angewandten Meßmethoden werden unter Be rücksichtigung der physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie des Aggregatzustandes des Meßgutes ausgewählt.

Die bekannten Mcßwenfühler werten zur kontinu ierlichen Anzeige mechanische Kräfte, wie Auftrieb. Ultraschall. Druck, elektromagnetische Größen, wie Kapazität, Induktivität. Leitfähigkeit, und elektromagnetische Wellen, wie sichtbares Licht, Gammastrahlen, Infrarotstrahlen u. dgl. mehr, aus.

In der elektronischen Füllstüiidsmeßtechnik ist die kapazitive Methode, die auf Messung der Kapazitätsänderung eines wechselstromdurchflossenen Kondensators in einem Hochfrequenz-Meßkrcis beruht, stark verbreitet. Da die Kapazitätsänderung proportional zur Elektrizitätskonsianien des Füllgutes ist, das bei der kapazitiven Methode das Dielektrikum des Meßkondensators darstellt, muß während der Messung siets darauf geachtet werden, dall die Temperatur des Füllgutes konstant bleibt. Die Dielektrizitätskonstante ist indirekt proportional der Temperatur, so daß jede größere Tcmperaiurschwankiing die Messung verfälscht. Es ist für das einwandfreie Arbeiten des Meßkondensators bei der kapazitiven Methode somit die konstante Temperatur des Mcßguies von besonderer Bedeutung. 1st die Temperatur nicht konstant oder ändert sich die Dielektrizitätskonstante aus sonstigen Gründen, so muß als Kompensationseinrichtung ein zusatzlicher Kondensator ständig mit dem Füllgut in Kontakt sein, wodurch der elektrische Bauaufwand dementsprechend grüß wird.

Hin weiterer Nachteil dieser Methode besteht darin, daß die kapazitiven McÖkrcise, die meistens in einer Brückenschaltung verwendet werden, erst an Ort und Stelle auf die Anzeige für leeren und vollen Behälter abgeglichen werden können.

Die Nachteile dieser kapazitiven Methoden wie der beträchtliche Aufwand, der erforderlich ist. um die Füllstandsmessung weitgehend unabhängig von der Art des Füllgutes zu machen und die erst am Verwendungson durchführbare Abglcichung für die Lee. ■ und Vollan-/eige in Behältern sollen durch die Erfindung % ermieden w erden

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Zuordnung zur füllstandsmessung, welche im Zusammenwirken mit einer elektronischen Steckeinheit und einem Anzeigegerät unter Vermeidung der Nachteile bekannter Gerate bei sehr einfachem und raumsparendem Aufbau eine lineare Anzeige des Füllstandes unabhängig von der Art des Füllgutes liefert und die bereits während der Fertigung auf die Leer- und Vollanzeige im Behälter abgeglichen werden kann.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreich!, daß die eine Bodenplatte des Melallfaltenbalges durch eine Führungsstange mit der einen Elektrode eines Schichekondensators in Verbindung ist. der eine lineare Bewegung proportional zu dem Druck, der durch die Füllstandshöhe auf den Metallfaltenbalg ausgeübt wird, ausführt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist über die Führungsstange eine Feder geschoben, deren Vorspannung durch Verschieben einer Platte einstellbar ist. Die Lage der Bodenplatte des Metallfaltenbalges und der über die Führungsstange damit verbundenen Elektrode des Schiebekondensators werden durch die eingestellte Federkraft bestimmt. Die Vorspannung der Feder ermöglicht eine genaue Reproduzierbarkeit der Lage der Bodenplatte und somit des Unterteils des Schiebekondensators. Dadurch kann die Anfangskapazitiit des Schiebekondensators, die der Füllstandshöhe 0 im Behälter entspricht, auf einen Wert eingestellt werden, bei dem die Große des den Kondensator durchfließenden Wechselstroms nach Durchlaufen einer elektronischen Steckeinheit den Zeiger eines nachgeschalteten Anzeigegeräts in die Nullstellung bzw. Leeranzeige im Behälter bewegt. Ähnliches gilt für die Endkapazität des Schiebekondensators, die der maximalen Füllstandshöhe im Behälter entspricht. Es wird somit der Vorteil erreicht, daß die Leer- und Vollanzeige im Behälter bereits während der Fertigung abgeglichen werden können.

Eine Bohrung ist vorteilhaflerweise für den Druckausgleich der sich bei E-wärmung im Mctallfaltenbalg ausdehnenden Luft in einer Deckplatte des Metallfaltenbalges vorgesehen.

Die Anordnung /ur Füllstandsmessung ist /weckmä !!■'«erweise so ausgelegt, daß der Metalllahenbalg durch die Deckplatte wasserdicht von den elektrischen Bauelementen getrennt ist.

Der in der Anordnung /ur Füllstand Ticssung eingebaute Schiebekondensaior stellt die variable Kapazität eines Hochfrcquenz-Meßkrcises dar und steht direkt mit einer elektronischen Steckeinhcii in V;;rbindi ng. Die Anordnung zur Füllstandsmessung kann insbesondere auch be. Fällen eingesetzt werden, in denen die Rillstandshöhc elektrisch leitender Flüssigkeiten gemessen weiden soll, die an den bekannten Meßclcktroden haften bleiben und dadurch das Meßergebnis verfälschen.

Weitere Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung weiden in der nachfolgenden Beschreibung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispicls erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Schniiibilddiirslclhing einer Ausführiingsform der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2a b'.s 2d mehrere Montagearten der vorliegenden Erfindung an und im Behälter.

In einem verzinkten Stahlrohr 6 ist ein Meuillfaltenbalg 4 unter Vorspannung eingelötet. Eine Stellschraube 10 in einer Abschlußplatte 12 des Stahlrohre ; 6 dient als Anschlag für eine Bodenplatte 28 des Metallfaltenbalges 4. Der Druck der Flüssigkeitssäule im Behälter auf die Bodenplatte 28 bewirkt ein Zusammendrücken des Metallfallenbalges 4 in Richtung einer FührungsstLinge 8. Die Führungsstange 8 ist im Inneren des Mctallfaltenbalgcs 4 auf der Bodenplatte 28 befestigt. Eine Feder 26 ist über die Führungssiange 8 geschoben. Die Federspannung wird durch Verschieben einer Platte 14, die durch eine Schraube 32 fixiert ist, eingestellt. Durch die Federkraft erhält der Metallfaltenbalg 4 die erwünschte Vorspannung. Die Vorspannung ermöglicht eine genaue Reprodu/.ierbarkeit der Lage der Bodenplatte 28. Die Stellung der Bodenplatte 28 ist durch die Feder 26 für Druckbcaufschlagung 0, also auch für maximale Belastung durch das Füllgut im Behälter, einstellbar.

Ein Siützrohr 30 dient als Anschlag für die Bodenplatte 28 und verhindert ein zu siarkes Zusammenpressen des Melallfaltcnbalges 4 bei Auftreten eines eventuellen Überdruckes im Behälter.

Die Führungsstange 8 ist /cntrisch durch eine Deckplatte 18 des Stahlrohres 6 isoliert geführt und ragt in ίο das Innere eines Stahlzylinders 24.

Ein beweglicher Unterteil 16 eines Schiebekondensators 42 ist mit der Führungsstange 8 verbunden. Der Unterteil 16 ist als Hohlzylinder ausgebildet und kann /ur Gänze über einen Oberteil 14 des Schiebekondcnsators 42 geschoben werden. Der Oberteil 14 weist ebenfalls die Form eines I lohl/.ylindcrs auf, dessen Außenfläche mit einer Kunststoffschicht 40 belegt ist.

Der Schiebekondensator 42 im Stahlzylindcr 24 ist durch eine Kunststoffbuchse 18 mit einer elcktronisehen Steckeinheit 20 verbunden. Die Kunststoffbuchsc 18 dient als Abschluß des Stahlzylinders 24 und ist in diesem eingepaßt. Ein zylinderförniiges Gehäuse >6 aus verzinktem Stahl umgibt den Stahl/ylinder 24 und die elektronische .Steckeinheit 20.

Eine Kabel/uführiing 22 in der Wand des Gehäuses 16 ermöglicht den Anschluß der elektronischen Steckeinheit 20 und eine Übertragung der erhaltenen Meßdaten auf ein Anzeigegerät.

Der Melalllaltcnbalg 4 ist durch die Deckplatte 38 wasserdicht von den elektrischen Bauelementen gotrennl.

Eine Bohrung 44 in der Deckplatte 38 ermöglicht einen Druckausgleich der sich bei Erwärmung des Füllgutes ausdehnenden Luft im Metallfaltenbalg 4 über die Kabel/.uführung 22.

In den F i g. 2a bis 2d sind mehrere Montagcarten der N'cßdose dargestellt, die keiner weiteren Erläuterung bedürfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Füllstandsmessung, bei tier der Druck des Füllgutes auf einen McUiüfaltcnbalg S wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bodenplatte (28) des Metallfaltenbalges (4) durch eine Führungsstange (8) mit der einen Lick lrode (16) eines Sehiebekondensators (42) in Verbindung ist, der eine lineare Bewegung proportional zu dem Druck, der durch die Füllstandshöhe auf den Mciallf.ilienbaig (4) ausgeübt wird, ausführt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung einer Feder (26), die über die Führungsstange (8) geschoben ist, durch Verschieben einer Platte (34) einstellbar ist.

3. Anordnung nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage einer Bodenplatte (28) des Metallfaltenbalges (4) und der über die l-'ührungsstange (8) damit verbundenen Elektrode des Sehiebekondensators (42) durch die eingestellte Federkraft bestimm! sind.

4. Anordnung nach Ansprüchen I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (44) für den Druckausgleich der sich bei Erwärmung im Metallfaltenbalg (4) ausdehnenden Luft in einer Deckplatte (38) des Melallfaltenbalges (4) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfallenbalg (4) durch die Deckplatte (38) wasserdicht von den clekirisehen Bauelementen getrennt ist.

b. Anordnung nach einem oder mehreren der vor aufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekondensalor (42) die variable Kapazität eines Moehfrequcnz-Meßkreises darstellt und direkt mit einer elektronische!? Steckeinheit (20) in Verbindung steht.