HU201606B - Level-measuring device - Google Patents

Abstract

A találmány darabos, szemcsés és porszerű közegek (7) szintjének diszkrét idópotokban történő mérésére szolgáló berendezés. Közegbe (7) merülő láncból készült vagy láncszerűen tagolt mérőeleme (2) a közegen (7) kívül - a mérőelem (2) hosszirányában elmozdulni képes - függesztőelemhez (5) kapcsolt és ezt a függesztőelemet (5) emelő-süllyesztő szerkezet (4) támasztja alá úgy, hogy az emelő-süllyesztő szerkezetet (4) működtető elem (3) a függesztőelemet (5) süllyesztő irányú mozgásakor tolni ne tudja. Láncból készült vagy láncszerűen tagolt mérőelemének (2) a közeg (7) szintjéig terjedő alsó szakasza a közegben (7) van, az e feletti szakasza pedig a fuggesztőelemről (5) szabadon függ. A méröelemnek (2) közegben (7) levő alsó szakaszát a közeg (7) pozícionálja, súlyát a közeg (7) kiegyenlíti, ezért az süllyesztő irányban nem mozdul el, és sőlya nem mérhető. A mérőelem (2) közeg (7) felszíne feletti felső szakasza a függesztőelemről (5) szabadon függő, így mérés alkalmával történő süllyesztéskor e felső szakasz melynek hossza és így súlya is a közeg (7) szintjétől függően változó és egyértelműen meghatározott - súlya a függesztőelemen (5) alkalmasan kiképzett nyúlvány alá elhelyezett mérleget (1) működteti. A mérlegtől (1) kapott mérőjel a közeg (7) szintjét jelzi. A mérőjel megjelenése után a működtető elem (3) a függesztőelemet (5) és a lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelem (2) felső szakaszát az emelő-sülylyesztő szerkezet (4) segítségével felső (alap) helyzetébe visszaemeli. < CO co CM A leírás terjedelme: 8 oldal, 1 ábra -1-

Description

A találmány olyan szintmérő berendezés, amely darabos, szemcsés és porszerű közegek szintjének diszkrét időpontokban történő mérésére szolgál. Közegbe merülő mechanikus mérőeleme lánc, vagy láncszerűen tagolt és a mérendő közegen kívül - a mérőelem hosszirányában elmozdulni képes függesztőelemhez kapcsolt. E függesztőelem olyan emelősüllyesztő szerkezethez kapcsolódik, amely süllyesztő irányú működéskor tolóerőt kifejteni nem képes, így a függesztőelemet és a hozzá kapcsolt mérőelemet súlyerejük süllyeszti mindaddig, amíg a függesztőelem a mérlegre támaszkodik. A lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelem a közegbe belenyúlik, így a közegfelszín alatti szakaszának helyzetét a közeg határozza meg, ennek súlyát a közeg megtartja. A függesztőelem súlya mellett csak a mérőelem közegszinttől függő hosszúságú (közeg-felszín feletti) szabadon függő szakaszának súlya terheli a mérleget, amely a közegszinttel közvetlen összefüggésben van és így a kapott mérőjel a közegszint mérésére alkalmas.

A darabos, szemcsés és porszerű közegek szintmérésére ismert berendezések sokfélék. Nem részletezve az akusztikai, kapacitív és radiológiai elven működő berendezéseket, a mechankus elven működő berendezések is többfélék. Egyik csoportjuk a közegszint feletti térség magasságának hosszméréssel történő meghatározásával működik. A közegfelszínre lebocsátott súly rugalmas függesztőeleme jeladóval ellátott hosszmérő görgőt hajt.

A mechanikus elven működő berendezések másik csoportja - mely a találmány tárgyát képező berendezéssel kapcsolatba hozható - erőmérés segítségével állapítja meg a közegszintet. Ilyen például a DE 3340716 Al (G 01F 23/04, 1985. 05. 23.) sz. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. E megoldás szerkezeti felépítéséből hiányzik a mérőelem diszkrét (mérési) időpontokban, történő süllyesztését végző szerkezeti egység, és mérőeleme úszótestekkel van felszerelve, ezért csak folyadékközegek szintjének mérésére alkalmas. Ez a leírás szerinti berendezésnek nem hátránya, mert nem is célja a darabos, szemcsés és porszerű közegek szintjének mérése.

A találmány tárgyát képező berendezéssel legközelebbi kapcsolatba hozható az US 4 676 099 (G 01F 23/20, 1987. 06. 30.) sz. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. Ennek a berendezésnek a mérőeleme sodronykötél. A sodronykötél közegszint feletti szabadon függő szakaszának súlyát emelősüllyesztő szerkezet erőmérő berendezésre terheli, és a szintmérést így teszi lehetővé. A sodronykötélhez kapcsolható kábel segítségével más - a közegre vonatkozó - anyagállapotjelző (pl. hőmérséklet) mérésére is használható. A megoldás szerint a sodronykötél felfüggesztése is specifikált. A sodronykőtelet ugyanis - mivel a közegszint alatti alsó szakasza a közegben van - a közegszint csökkenésekor jelentős húzóerő terheli, és ennek hatására az a felfüggesztési pontban igyekszik elfordulni. Ha az elfordulás lehetősége a felfüggesztési pontnál nem biztosított, akkor a sodronykötélben csavaró-feszültség is keletkezik. E megoldás a szükséges elfordulás lehetőségét talpcsapágy beépítésével teszi lehetővé, és így akadályozza meg jelentős csavarófeszültség keletkezését. A sodronykötél specifikált felfüggesztése a közegszint csökkenésekor fellépő oldalirányú (nem vertikális) erők kom2 penzálására is kiterjed. Ennek érdekében csúszógyűrű beépítésével a sodronykötél felfüggesztési pontját vertikálisan megvezeti, vagy az oldalirányú erők által megkívánt elmozdulást oldalirányban elcsúszó alátámasztással teszi lehetővé. Az oldalirányú erők felvételének fent említett megoldásai mellett gömbcsuklós felfüggesztést is javasol.

Fenti megoldás olyan lehetséges változatot is közöl, melynél a felfüggesztett sodronykötél csak a közegfelszínig nyúlik le. Ez a berendezés a közegszint csökkenésekor a mérőelemként szolgáló sodronykötelet méréskor a közegszintig minden esetben utánasüllyeszti és az így növekvő hosszúságú sodronykötél növekvő súlya a csökkenő közegszintnek megfelelő mérőjelet ad. Ez a megoldás már a hosszmérés elvét is követi, azt súlymérés közvetítésével oldja meg. A fent említett szabadalmi leírás igénypontjai az előbbiekben leírt - sodronykötél felfüggesztésére vonatkozó - változatok (talpcsapágy beépítése, vertikális megvezetést biztosító csúszógyűrű beépítése, elcsúszó alátámasztás, gömbcsuklós alátámasztás, közegfelszínig lenyúló sodronykötél szabályozott utánaengedéssel) kombinációit tartalmazzák.

Az előbbiekben részletezett megoldás legfőbb hátránya abban rejlik, hogy mérőeleme sodronykötél, amely az üzem közben fellépő nyújtóerő hatására elcsavarodni igyekszik. Ha az elcsavarodás lehetősége nem biztosított akkor benne csavarófeszültség keletkezik és emellett a sodronykötélközeggel érintkező elemi szálai jelentősen rongálódnak. A sodronykötél, mint mérőelem hátránya abban is jelentkezik, hogy az egymást követő mérések alkalmával a mérlegre terhelt szabadon függő felső szakasz hossza (így súlya is) a közeg által megtartott alsó résztől nem mindig egyformán és pontosan határolódik el.

A közegrészecskék szintcsökkenéskori turbulens áramlása miatt ugyanis a közegfelszín közelében levő sodronykötél - szakasz ferdén is és vertikálisan is beállhat. A lehetséges különböző irányú beállások eredményeképpen a közeg a közegfelszín feletti sodronykötélszakaszból különböző hossszúságú részeket tarthat fenn - vagyis lehetetlenné teszi a felszín feletti szakasz súlyának pontos mérését, ami jelentésen rontja a berendezés mérési pontosságát. E hatás annál erősebben jelentkezik, minél nagyobb a sodronykötél nyomó- és hajlítási merevsége. Ez a hátrány az ismertetett megoldás azon változatainál nem jelentkezik, melyeknél a sodronykötél mérőelem a közegbe nem nyúlik bele. E változatoknál viszont hátrányos az, hogy a mérőberendzést a sodronykötél utánengedéséhez szükséges pótlólagos részegységekkel kell ellátni.

Az ismertetett megoldás hátrányos tulajdonságait figyelembe véve

- a találmány révén megoldandó feladatok:

- egyszerű, ezáltal olcsó és üzembiztos szintmérő berendezés előállítása,

- a mérési pontosság fokozása.

A találmányhoz legközelebb álló - előbbiekben ismertetett - megoldást elemezve megállapítható, hogy csaknem valamennyi hátrányos tulajdonsága (mérőelemében nyújtóerő hatására csavarófeszültségek is fellépnek, mérőelemének nyomó- és hajlítási merevsége rontja a mérési pontosságot, mérőelemének elemi szálai könnyen rongálódnak) a sodronykötél, mint mérőelem alkalmazásával függ össze.

HU 201606 A

A leírtakból az is következik, hogy mérőelemként csak olyan szerkezeti elem alkalmazható, melynek húzóirányú merevsége a sodronykötélhez hasonlóan megvan.

Ötletszerűen adódik a találmányi gondolat, hogy a célnak legjobban megfelelő szerkezeti elem - mint mérőelem - a lánc, vagy tetszőleges finomságban tagolt láncszerű elem.

A lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelemnek a szükséges húzási merevsége a sodronykötélhez hasonlóan megvan, míg hátrányos nyomó- és hajlítási, valamint kihajlási merevsége nincs, és húzóerő hatására benne csavaró-feszültségek nem lépnek fel. E tulajdonságai a szintmérő berendezésbe mérőelemként történő beépítésével lehetővé teszik a mérési pontosság fokozását és a találmányhoz legközelebbi kapcsolatba hozható berendezéshez képest lehetővé teszik a szintmérő berendezés szerkezeti felépítésének egyszerűsítését (elhagyható a talpcsapágy, a gömbcsuklós felfüggesztés). Ezáltal a berendezés olcsóbb és üzembiztosabb is.

A találmány tehát szintmérő berendezés tartályokban, silókban és egyéb tárolókban elhelyezett darabos, szemcsés és porszerű (szilárd halmazállapotú) közegek szintjének diszkrét időpontokban történő mérésére. Közegbe merülő mérőeleme lánc vagy láncszerűen tagolt, amely a közegen kívül - a mérőelem hosszirányában elmozdulni képes - függesztőelemhez kapcsolt. A találmány egyik előnyös kiviteli alakja esetében a mérőelem alsó vége rögzített, egy további előnyös kiviteli alak esetében pedig a mérőelem körül legalább egy vezetőgyűrű helyezkedik el.

A fiiggesztőelem egy olyan emelő-süllyesztő szerkezethez, kapcsolódik, amely a függesztőelemet csak megtámasztja, így az emelő-süllyesztő szerkezethez kapcsolt működtető elem a függesztőelemet süllyesztési irányban tolni nem képes. A mérőelem közegfelszínig (a közeg szintjéig) terjedő alsó szakasza a közegben van, ezért ennek pozíciója a közeg, illetve a közegfelszín pozíciója által meghatározott, súlyát a közeg kiegyenlíti, süllyesztési irányban ezért nem mozdul el és súlya nem is mérhető. Mivel a közeg szintjének pozíciója változó (csökken, illetve nő), változó a mérőelem alsó szakaszának, - és ezzel összhangban a közegfelszín feletti szabadon függő felső szakaszának hossza és súlya is. Az emelelősüllyesztő szerkezet mérés nélküli (alap-) állásában a mérőelem felső szakaszának súlya a függesztőelemet és ezen keresztül az emelő-süllyesztő szerkezetet terheli. Ebben az állapotban azonban - különösen szintcsökkenéskor - az emelő-süllyesztő szerkezetet a mérőelem alsó szakaszára ható, közegtől származó-, - többé-kevésbé lefelé irányuló - jelentős húzóerő is terhelheti. Diszkrét időpontokban történő szintmérés alkalmával a működtető elem az emelő, süllyesztő szerkezet és függesztőelem segítségével a mérőelem felső szakaszát engedi lesüllyedni és így ennek súlyát ráterheli a függesztőelem megfelelően kiképzett nyúlványa alá elhelyezett mérlegre. A süllyesztési úthossznak nagyobbnak kell lennie, mint a mérőelem rugalmas megnyúlása, melyet a ráható húzóerők a süllyesztést megelőzően okoztak. Ha ez a feltétel nem teljesül akkor a mérleget a mérőelem felső szakaszának súlya mellett a mérőelemben süllyesztés után visszamaradó nyújtóerő is terheli, és ez a pontos szintmérést megzavarja. Szintcsökkenés közben végrehajtott mérés esetén a süllyesztési úthosszát a mérés ideje alatt történő szintcsökkenés mértékével növelni kell. A mérleg által kibocsátott mérőjel megjelenése után a működtető elem az emelő-süllyesztő szerkezet és függesztőelem segítségével a felső mérőelem-szakaszt (alap-) helyzetébe visszaemeli. A mérési idő a süllyesztés megkezdése és a visszaemelés befejezése között eltelt idő.

A mérés pontosságának alapvető kritériuma az, hogy méréskor a mérleg csak a felső mérőele-szakasz esetleg ezen felül még a függesztőelem súlyát mérje, vagyis az alsó mérőelem-szakasz a fenti súlyra - azt módosító - erőhatást gyakorolni ne tudjon. A súlyerőt növelő méréskori húzóhatás a felső mérőelem szakasz megfelelő süllyesztése esetén nem jöhet létre, - az eddig ismert sodronykötél mérőelem alkalmazása esetén sem. Ennél a megoldásnál azonban a súlyerőt csökkentő felfelé ható méréskori nyomóhatás létrejön, - mégpedig előre nem korrigálható, változó mértékben. A közeg által - annak áramlása folytán változó irábnyú pozícióban tartott alsó mérőelem-szakasz ugyanis - sodronykötél mérőelem választása esetén annak nyomó, hajlító és kihajlási merevsége következtében - a felső mérőelem szakaszból változó hosszúságú részt tart fenn (változó hosszúságú rész súlyát egyensúlyozza ki) és így pontos súlymérést megzavarja.

A jelen találmány szerinti lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelem alkalmazása a fenti zavaró körülmény létrejöttét lehetetlenné teszi, mert a lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelemnek nyomó-, hajlító-, és kihajlító irányú merevsége nincs. Elemei egymáshoz képest nyomóirányban elmozdulhatnak, hajlító- és kihajlító irányban elfordulhatnak és elmozdulhatnak. Ebből eredően méréskori süllyesztéskor a súlyméréshez a felső és az alsó mérőelem-szakasz egymástól jól elhatárolódik, a szintmérés pontossága jelentősen növelhető. A lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelem alkalmazásának egyéb jelentős előnyei is vannak. Ilyen előnye, hogy nyújtóerő hatására benne csavarófeszültség nem lép fel, így a felfüggesztési pontnál talpcsapágy beépítése szükségtelen. Előnye továbbá, hogy a ferde beállás érdekében minden eleme a szomszédos elemmel történő csatlakozási pontnál gömbcsuklóhoz hasonlóan elfordulni képes, ezért külön gömbcsuklós felfüggesztésre semmilyen körülmények között nincs szükség. Ez utóbbi két előnye egyszerű, olcsó és üzembiztos mérőberendezés létrehozását segíti elő.

A mérőelem alsó végén történő rögzítése is és a mérőelem vízszintes irányú mozgását behatároló vezetőgyűrű(k) alkalmazása is a láncos szintmérő berendezés mérési pontosságának fokozását célozzák, mert akadályozzák a mérőelem függőlegestől eltérő ferde és görbe beállását, melyet a rendezetlenül áramló közeg idézhet elő. Ferde és görbe beállás esetén ugyanis a felső mérőelem-szakasz hossza nagyobb mint a mérőelem felfüggesztési pontjának a közegfelszintől mért függőleges távolsága, ezért a mérleg nagyobb súlyt és kisebb közegszintet jelez, mint a helyes érték.

A találmány szerinti szintmérő berendezés egy lehetséges kiviteli alakjának vázlata az 1. ábrán látható.

HU 201606 A

A 6 tartályban levő 7 közegbe benyúló 2 mérőelem alsó vége a 6 tartályhoz 8 rögzítéssel kapcsolt. A 2 mérőelem vízszintes irányú mozgását behatároló 9 vezetőgyűrű a 6 tartály falához rögzített. A 2 mérőelem a 7 közeg felszíne felett - elfordulási lehetőség 5 nélkül fóggőlegesen megvezetett - 5 függesztőelemhez függesztett. A 5 függesztőelemet egy olyan 4 emelő-süllyesztő szerkezet támasztja alá, amely sülylyesztési irányban a 5 függesztőelemet tolni nem képes, süllyesztéskor azt csak a saját súlya és a 2 10 mérőelem 7 közeg felszíne feletti szakaszának súlya mozdíja el. A 5 függesztőelem alkalmasan kiképzett nyúlványa alatt helyezkedik el a 1 mérleg, és a 4 emelő-süllyesztő szerkezethez kepcsolódik a 3 működtető elem. A 5 függesztőelem, az 4 emelősüllyesztő 15 szerkezet, a 3 működtető elem, az 1 mérleg a 11 mérőházban van elhelyezve, melynek légtere a 6 tartály légterétől a porártalom elleni védelem céljából 10 tömítéssel elhatárolt.

Méréskor a 3 működtető elem a 4 emelő-süllyesztő 20 szerkezet segítségével süllyedni engedi az 5 függesztőelemet és vele együtt a 7 közeg felszíne felett levő felső 2 mérőelem szakaszát mindaddig amíg azok súlyukkal a 1 mérlegre terhelődnek. A 1 mérleg által kibocsátott mérőjel a 7 közeg szintjét jelzi, mert a 25 7 közeg szintje a 2 mérőelem felső szakaszának hosszával így súlyával is egyértelműen meghatározott. Ezután a 3 működtető elem a 4 emelő-süllyesztő szerkezet segítségével a 5 függesztőelemet a 2 mérőelem felső szakaszával együtt felső (alap-) helyzetébe visszaemeli.

A darabos, szemcsés és porszerű közegek szintjének mérésére szolgáló, találmány szerinti szintmérő berendezés műszaki hasznossága lényegében abban áll, hogy egyszerű, üzembiztos és az eddig ismert berendezéseknél pontosabb.

Claims (3)

1. Szintmérő berendezés darabos, szemcsés és porszerű közegek (7) szintjének diszkrét időponttokban történő mérésére, amelynek a közegbe (7) merülő mérőeleme (2) a közegen (7) kívül - a mérőelem (2) hosszirányában elmozdulni képes fuggesztőelemhez (5) kapcsolt, e függesztőelem (5) mérésen kívüli állapotban - működtető elemmel (3) ellátott - emelő-süllyesztő szerkezetre (4), méréskor pedig mérlegre (1) támaszkodik, azzal jellemezve, hogy a közegbe (7) merülő mérőelem (2) lánc, vagy láncszerűen tagolt.

2. Az 1. igénypont szerinti szintmérő berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőelem (2) közegbe (7) merülő alsó vége rögzített.

3. Az 1. igénypont szerinti szintmérő berendezés, azzal jellemezve, hogy a közegbe (7) merülő mérőelem (2) körül - annak vízszintes irányú mozgását behatároló - egy, vagy több vezetőgyűrű (19) van elhelyezve.