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Messgerät zum Ermitteln und Anzeigen von
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Anderungen einer konstant zu haltenden Niveauhöhe eines Flüssigkeitsspiegels
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Ermitteln und Anzeigen von iCnderungen
einer konstant zu haltenden Niveauhöhe eines Flüssigkeitsspiegels durch Widerstandsmessung.
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Bei verschiedenen automatischen Herstellungsverfahren ist es erforderlich
, die Niveauhöhe eines Flüssigkeitsspiegels möglichst konstant zu halten. Dies ist
beispielsweise bei Kartonmaschinen der Fall, wo ein ständiger Wasserzufluss und
Wasserabfluss stattfindet und beim Wasserüberlauf an Rundsieben ein weitgehend gleichbleibender
Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten werden muss. Um dies zu erreichen, wird die
Niveauhöhe des Flüssigkeitsspiegels gemessen und Anderungen entweder von Hand oder
automatische ausgeglichen.
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Bekannt sind hierfür Druckmessdosen3 die Druckschwankungen aufgrund
veränderter Flüssigkeitshöhen übertragen. Mit solchen
Druckmessdosen,
auch wenn sie empflindlich gestaltet werden können, ist es schwierig, kleinere Druckschwankungen
zu messen, da eine Andering des Flüssigkeitsniveaus von beispielsweise nur etwa
- 0,2 cm lediglich eine sehr geringe Druckänderung bewirkt, Ferner sind solche Druckmessdosen
verhältnismässig kompliziert und daher kostspielig. Zum Betreiben der Druckmessdose
muss ein Gegendruck erzeugt werden. Hierzu wird reine, gefilterte und staubfreie
Messinstumentenluft benötigt, die über einen Kompressor erzeugt und gefiltert wird.
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Ein anderes bekanntes Messverfahren beruht auf Anderung des Lurtwiderstandes
bei Schwankungen der Niveauhöhe des Flüssigkeitsspiegels. Bei diesem Verfahren wird
ein Rohr verwendet, das über dem Flüssigkeitsspiegel geführt und durch das Luft
geleitet wird. Wenn sich der Abstand zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und dem Rohrende
>ndert, ändert sich auch der Luftwiderstand, der dann gemessen wird. Dieses Verfahren
ist nicht sehr genau, da äussere Einflüsse nicht ausgeschaltet werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messgerät zum Ermitteln und Anzeigen
von Kriderungen einer konstant zu haltenden Niveauhöhe eines Flüssigkeitsspiegels
durch Widerstandsmessung zu schaffen, das eine problemlose und genaue Messung gestattet,
einfach zu handhaben, weitgehend wartungsfrei und wirtschaftlich herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Messgerät der eingangs genannten Art
gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zur elektrischen Widerstandsmessung
ausgelegte, auf verschiedene Niveauhöhen des Flüssigkeitsspiegels einstellbare und
in die Flüssigkeit (v) eintauchbare Meßsonde (1) vorgesehen und über einen Stromkreis
an einem Regler angeschlossen ist.
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Der Regler ist auf entsprechende Bezugswerte einstellbar und weist
einen Korrekturkreis zur Regulierung des Flüssigkeitsablaufes oder des Flüssigkeitszulaufes
auf. Dem Korrekturkreis ist ein Signalgeber zugeordnet und er ist vorzugsweise auf
einen Zeitwert einstellbar.
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Der Korrekturkreis ist mit einem Steuerventil einer Ablaufleitung
oder mit einer Pumpenregelung einer Zulaufleitung für Flüssigkeit verbunden.
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Mit dem erfindungsgemässen Messgerät wird die Niveauhöhe der Flüssigkeit
durch eine in die Flüssigkeit getauchte Spitze der Meßsonde gemessen.Voraussetzung
hierfür ist, dass eine leitende Flüssigkeit vorliegt. Wasser, das bei Industrieverfahren
verwendet wird, erfüllt dieses Erfordernis. Die Grösse der von einer solchen leitenden
Flüssigkeit benetzten Fläche der Spitze der Meßsonde ist ein Kriterium für den elektrischen
Widerstand zwischen der Flüssigkeit und der Meßsonde. Der Widerstand wird im Regler
verarbeitet, der auf einen entsprechenden Bezugswert als Nullwert der Niveauhöhe
des Flüssigkeitsspiegels geeicht ist.
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Der Regler ist mit einem Korrekturkreis ausgerüstet, der Korrekturen
der Niveauhöhe des Flüssigkeitsspiegels automatisch durchführt. Zu diesem Zweck
wird der Regler auf einen Zeitwert eingestellt, so dass nur echte Anderungen der
Niveauhöhe angezeigt werden und nicht Kurzzeitschwankungen, die beispielsweise auf
Wellenbewegungen zurückzuführen sind, die das Flüssigkeitsniveau an sich nicht verkndern.
Solche Wellenbewegungen dürfen nur im Mittel auf genommen werden. Durch die Zeitwerteinstellung
wird der wahre Wert des Flüssigkeitszuflusses und -abflusses erst nach einer vorgegebenen
Zeitspanne angegeben. Sobald eine Korrektur des Flüssigkeitsspiegels erforderlich
ist, wird der Zufluss oder der Abfluss der Flüssigkeit geregelt.
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Der Korrekturkreis ist vorzugsweise so ausgelegt, dass stets eine
Korrektur bestimmter Grösse automatisch vorgenommen wird.
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Er ist entweder mit einem Steuerventil eines Pldssigkeitsablaufs oder
mit einer Pumpenregelung für den Flüssigkeitszulauf verbunden. Tritt eine Störung
auf, betätigt der Korrekturkreis im Regler das entsprechende Stellglied. Wenn nach
der eingestellten Anzahl der Korrekturen, beispielsweise zwei oder drei Korrekturen
gleicher Art im Zeitintervall, die Störung nicht behoben wird, erfolgt keine weitere
automatische Korrektur, sondern es wird ein Warnsignal gesendet. Die Bedienungsperson
wird
dann von Hand entsprechend korrigieren oder die Störung beseitigen.
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Mit dem erfindungsgemässen Messgerät kann eine änderung der Niveauhöhe
iis Flüssigkeitsspiegels frühzeitig erkannt und es kann entsprechend eingegriffen
werden. Die Meßsonde ist nicht aufwendig und ihre Spitze ist unempfindlich, praktisch
wartungsfrei und kann einfach durch Wasser abgespült werden.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Mess-
und Regelschemas für das erfindungsgemässe Messgerät erläutert.
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In seiner einfachsten Form besteht das Messgerät aus einer Meßsonde
1 mit einer konischen Spitze la, die über einen Stromkreis 2, 2a an einem Regler
4 angeschlossen ist. Die Meßsonde ist durch eine isolierte Befestigung 3 an einem
Flüssigkeitsbehälter B höhenverstellbar angebracht. Die Spitze la der Meßsonde 1
ist in die Flüssigkeit F im Flüssigkeitsbehälter B eingetaucht, derart, dass eine
bestimmte Mantelfläche der Spitze von der Flüssigkeit F umspült wird. Die eingestellte
Niveauhöhe N der Flüssigkeit F soll konstant bleiben bzw. konstant gehalten werden.
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In der Nähe des Bodens des Flüssigkeitsbehälters B ist eine Ablaufleitung
7 für die Flüssigkeit vorgesehen, während ober-8.
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halb des Flüssigkeitsspiegels eine Zulaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter
B mündet.
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Der Regler 4 ist schematisch dargestellt und enthält die einzelne
Regelkreise (nicht dargestellt), die für verschiedene durchzuführende Arbeiten ausgelegt
sind, nämlich einen Korrekturkreis, einen Zeittaktkreis und einen Signalgeber. Die
einzelnen Bauteile bzw. Regelkreise sind nicht gezeigt, da es sich um Schaltungen
handelt, die an sich bekannt sind und noch ihrer Funktion ausgewählt werden können.
Der Korrekturkreis wird so eingestellt, dass er jeweils eine Korrektur bestimmter
Grösse vornimmt. Er ist vorzugsweise mit einem Zeitstellkreis versehen,
der
auf eine bestimmte Zeitspanne zwischen zwei Korrekturvorgängen, die sogenannte Totzeit,
eingestellt wird. Sobald eine Korrektur vom Regler 4 vorgenommen ist, schaltet die
Totzeit ein, während der sich das Flüssigkeitsniveau einpendelt. Wenn nach Ablauf
der eingestellten Totzeit die gewünschte Niveauhöhe noch nicht erreicht ist, erfolgt
eine weitere Korrektur.
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Korrektur- und Zeitstellkreis können so ausgelegt und eingestellt
werden, dass beispielsweise nach drei Korrekturen keine weitere Korrektur erfolgt.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel zu diesem Zeitpunkt nicht die gewünschte Höhe erreicht
hat, wird ein Signal gegeben, das der Bedienungsperson anzeigt, dass eine grössere
Störung vorliegt.
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Die Korrektur kann entweder durch Flüssigkeitsablauf oder durch Flüssigkeitszulauf
vorgenommen werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Korrekturkreis
des Reglers 4 über eine elektrische Leitung 5 mit einem in der Ablaufleitung 7 eingebauten
Steuerventil 6 verbunden. Bei Anstieg der Niveauhöhe N des Flüssigkeitsspiegels
wird das Steuerventil 7 entsprechend dei im Korrekturkreis eingestellten Korrekturgrösse
weiter geöffnet oder weiter geschlossen, wenn die Niveauhöhe N sinkt. In diesem
Fall bleibt der Zulauf der durch eine Pumpe 9 in der Zulaufleitung 8 geförderten
Flüssigkeitsmenge konstant.
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Andererseits kann der Korrekturkreis mit einer Pumpenregelung (nicht
dargestellt) verbunden werden. In diesem Fall wird bei erforderlichen Korrekturen
die Förderleistung der Pumpe 9 erhöht oder gedrosselt. Der Ablauf der Flüssigkeit
bleibt dabei konstant.
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Der Stromkreis 2, 2a der Meßsonde 1 wird auf einen Bezugswert, d.
h. auf einen Mess-Istwert geeicht. Dieser wird auf O gestellt, wenn über eine Langzeit
eine bestimmte gleichbleibende Spannung herrscht, die der umspülten Fläche der Spitze
la der Meßsonde 1 entspricht. Solange diese Spannung während des Betriebs der Maschine
gleich bleibt, zeigt das Messgerät den Messwert O an, bzw. verharrt in Ruhestellung.
Dabei erfolgt
eine kontinuierliche Messung, die jedoch ohne Einfluss
auf das Messgerät ist. Sobald aber eine Störung im Flüssigkeitsniveau auftritt,
also der Istwert über- oder unterschritten wird, tritt der Regler 4 in Funktion.
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Durch die Trägheitseinstellung der Regelkreise im Regler 4 wird erreicht,
dass der wahre Wert des Stroflusses, entsprechend dem Widerstand zwischen der Spitze
la der Meßsonde 1 und der Flüssigkeit F, erst nach einer vorgegebenen Zeit erreicht
wird. Auf diese Weise lässt sich auch bei Wellenbewegung ein weitgehend genauer
Messwert ermitteln.
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Das erfindungsgemässe Messgerät ermöglicht demnach Langzeitstörungen
auf zunehmen, wobei vorübergehende Störungen unberücksichtigt bleiben.
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Das Mess- und Regelschema zeigt die Einfachheit des Mess- und Korrekturvorganges
sowie die leichte Handhabung des erfindungsgemässen Messgerätes, das automatische
Korrekturen bei Anderungen der Niveauhöhe N eines konstant zu haltenden FlUssigkeitsspiegels
in bestimmten Grössenordnungen vornimmt, bei grösseren Störungen aber ein Signal
sendet. Die Widerstandsmessung anhand umspülter Flächenbereiche der Spitze la der
Meßsonde 1 ist unkompliziert und genau, so dass mit grosser Sicherheit und dabei
auf einfache Weise ein gewünschter Flüssigkeitsspiegel konstant gehalten werden
kann.
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