DE102004054018A1

DE102004054018A1 - Einrichtung zur Überprüfung einer Überfüllsicherung

Info

Publication number: DE102004054018A1
Application number: DE102004054018A
Authority: DE
Inventors: Karl-Hans Bundschuh
Original assignee: E L B FUELLSTANDSGERAETE BUNDS; Elb Fuellstandsgerate Bundschuh & Co GmbH
Current assignee: E L B FUELLSTANDSGERAETE BUNDS; Elb Fuellstandsgerate Bundschuh & Co GmbH
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-11

Abstract

Eine Sensoranordnung, die ein Überschreiten eines maximalen Medien-Füllstands eines Behälters erfaßt und in Abhängigkeit von diesem Überschreiten an einer Auswerteschaltung (2) ein Signal auslöst, ist mit einer selektiv aktivierbaren Simulationsschaltung (11) gekoppelt. Die Simulationsschaltung ist außerdem mit einer Aktivierungsanordnung (10) zum selektiven Betätigen der Simulationsschaltung verbunden. Bei Aktivierung wirkt die Simulationsschaltung auf wenigstens ein Funktionselement (8) der Sensoranordnung derart ein, daß am Ausgang der Sensoranordnung eine Signaländerung erscheint, die eine Überschreitung des maximalen Füllstands anzeigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überprüfung einer Überfüllsicherung mit einer Sensoranordnung, die ein Überschreiten eines maximalen Medien-Füllstands eines Behälters erfaßt und in Abhängigkeit vom Überschreiten des maximalen Füllstandsniveaus an einer Auswerteschaltung ein Signal auslöst.

Überfüllsicherungen dieser Art dienen bekanntlich der Überwachung von Füllstandsgrenzwerten in Behältern für flüssige oder fließfähige Medien, z.B. als Überlaufschutz. Füllstandskontrollgeräte bedürfen insbesondere in ihrer Funktion als Überfüllsicherungen einer fortgesetzten, insbesondere zyklischen Funktionsüberprüfung, wobei alle möglichen Fehlerquellen zu überprüfen sind, d.h. die Überfüllsicherung muß von der Sondenfunktion aus über das bestehende Leitungssystem bis hin zur Auslösung von Sicherungs- und/oder Meldesignalen überprüft werden.

Die Art der Überprüfung und Überwachung der Funktionsweise von Überfüllsicherungen hängt vor allem von der Art der verwendeten Sensoranordnung ab. Bei sogenannten Tauchsonden erfolgt die Überprüfung bisher durch Anheben des auf dem Führungsrohr geführten Schwimmers; bei konduktiven Sonden erfolgt die Simulation durch Eintauchen in eine leitende Referenzflüssigkeit.

Derartige periodische Funktionsprüfungen sind kosten- und zeitaufwendig, da sie in der Regel einen Eingriff in das Behältersystem bedingen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Funktionsüberprüfung der Komponenten von Überfüllsicherungen zu vereinfachen.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine selektiv aktivierbare Simulationsschaltung mit wenigstens einem Funktionselement der Sensoranordnung und mit einer Akti vierungsanordnung zum selektiven Betätigen der Simulationsschaltung gekoppelt ist; und
daß die Simulationsschaltung bei Aktivierung auf das wenigstens eine Funktionselement der Sensoranordnung derart einwirkt, daß am Ausgang der Sensoranordnung eine Signaländerung entsprechend einer erfaßbaren Überschreitung des maximalen Füllstands erscheint.

Durch die Erfindung kann eine Fernüberprüfung der Funktionselemente der Überfüllsicherung einfach über die Aktivierungsanordnung durch selektives Betätigen der Simulationsschaltung durchgeführt werden. Ein mechanischer Eingriff in die Behälteranordnung oder eine Lageänderung der Überfüllsicherung bzw. der Sensoranordnung wird vermieden. Die Betätigung der Aktivierungsanordnung kann periodisch nach einem vorgegebenen Zeitmuster oder durch Handbetätigung der Aktivierungsanordnung und damit durch selektives Betätigen der Simulationsschaltung erfolgen. Die Zuordnung der selektiv aktivierbaren Simulationsschaltung zu wenigstens einem Funktionselement der Überfüllsicherung ermöglicht es, daß der gesamte dem Funktionselement nachgeschaltete Meßkreis der Sensoranordnung zuverlässig überprüft wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sensoranordnung einen Sonden-Anschlußkopf hat und daß die selektiv aktivierbare Simulationsschaltung zumindest teilweise im Sonden-Anschlußkopf angeordnet und über eine eigene elektrische Verbindung mit der Aktivierungsanordnung gekoppelt ist. Anstelle der separaten elektrischen Verbindung der Aktivierungsanordnung mit der Simulationsschaltung kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß Anschlußleitungen der Sensoranordnung mit der Aktivierungsanordnung gekoppelt sind, wobei die Aktivierungsanordnung mit Mitteln zum Auf modulieren und/oder Verschlüsseln des Aktivierungssignals und der im Sondenkopf angeordnete Teil der Simulationsschaltung mit Mitteln zum Demodulieren und/oder Entschlüsseln des Aktivierungssignals versehen ist. Bei dieser Ausführungsform dient der über die Anschlußleitungen geschlossene Meßkreis der Sensoranordnung auch zur Übertragung des Aktivierungssignals für die Simulationsschaltung. Ein Trägerfrequenzgenerator kann als Mittel zum Aufmodulieren bzw. Verschlüsseln des Aktivierungssignals vorgesehen sein; in alternativer Ausführung kann das Aktivierungssignal auch im Zeitmultiplex verschlüsselt sein.

Zur Überprüfung von Überfüllsicherungen mit Tauchsonden kann in Weiterbildung der Erfindung die Simulationsschaltung eine einem magnetisch schaltbaren Kontakt der Sensoranordnung zugeordnete Magnetspulenanordnung aufweisen, die bei Aktivierung der Simulationsschaltung angesteuert wird und die Kontaktstellung des Kontakts ändert. Vorzugsweise ist dabei die Magnetspulenanordnung unter vorgegebener Lagebeziehung zum magnetisch schaltbaren Kontakt in einem Führungsrohr angeordnet, wobei ein mit einem Betätigungsmagneten versehener und in Ruhestellung in Höhe des Kontakts positionierter Schwimmer auf dem Führungsrohr geführt ist und das Magnetfeld des in Ruhestellung positionierten Betätigungsmagneten durch das Magnetfeld der angesteuerten Magnetspulenanordnung der Simulationsschaltung zumindest teilweise kompensierbar ist. In dieser Anordnung wird mit Hilfe einer dem magnetisch schaltbaren Kontakt (Reedkontakt) ortsfest zugeordneten Spule der Magnetfluß eines Permanentmagneten des Schwimmers soweit verringert, daß der Kontakt zurückschaltet.

Zur Überprüfung von Überfüllsicherungen mit konduktiven Sonden ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Simulationsschaltung ein Widerstandselement aufweist, das zwischen zwei Sonden einschaltbar ist und einen vorgegebenen elektrischen Widerstand (zwischen nahezu Null und einem wert, der dem Widerstand der Flüssigkeit zwischen den benetzten Sonden entspricht) hat. Bei Aktivierung der Simulationsschaltung wird der vorgegebene elektrische Widerstand zwischen die beiden Meßsonden eingeschaltet. Dadurch wird der Fall simuliert, daß die beiden Meßsonden in eine leitende Flüssigkeit tauchen und ein Strom zwischen den beiden Meßsonden über die Flüssigkeit fließt. Für die Funktionsprüfung dient derselbe Meßkreis und dasselbe Auswertegerät wie für die laufende Überfüll-Überwachung. Der schaltungsmäßige Mehraufwand der Erfindung ist daher extrem gering. Als elektrisches Widerstandselement kann in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein im Ruhezustand offener Feldeffekttransistor (FET) dienen, der zwischen zwei Sonden eingeschaltet ist. Der FET kann z.B. ein MOS-Transistor mit einem mit der Simulationsschaltung gekoppelten Gate sein. Vorzugsweise wird jedoch ein opto-elektronisch angesteuerter FET verwendet.

Ein weiterer FET ist in den Meßkreis der Sondenanordnung eingeschleift und kann von der Simulationsschaltung zur Feststellung eines Leitungsfehlers geöffnet werden.

Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 die schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung – teilweise als Blockschaltbild – in Zuordnung zu einer Überfüllsicherung mit einer Magnettauchsonde;
2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Ansicht ähnlich derjenigen gemäß 1 in Zuordnung zu einer Überfüllsicherung mit konduktiven Sonden; und
3 eine schematische Ansicht einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 2.
In 1 ist schematisch eine Überfüllsicherung mit einer Magnettauchsonde 1, einer Auswerteschaltung 2 und einem die Sonde 1 mit der Auswerteschaltung 2 koppelnden, den Meßkreis schließenden Verbindungsleitungssystem 3 gezeigt. Die Sonde 1 ist fest in einem Führungsrohr 4 eingebaut, das mit einem Sonden-Anschlußkopf 5 verbunden ist und in den in der Zeichnung nicht dargestellten Medienbehälter eintaucht.
In einem auf dem Führungsrohr 4 gleitenden Schwimmer 6 ist ein Permanentmagnet 7 eingebaut. In Ruhestellung, d.h. bei einem Füllstand unterhalb des maximalen Füllstands, liegt der Schwimmer 6 auf einem (nicht dargestellten) Anschlag auf, so daß der Magnet 7 neben den Kontakten 8 positioniert ist. Das Magnetfeld des Magneten 7 schließt zwei zur Sonde 1 gehörige Reed-Kontakte 8, wenn sich der Schwimmer 6 mit dem Magneten 7 auf dem Niveau der Kontakte 8 befindet. Bei dem in 1 schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele sind die beiden nebeneinander angeordneten Reedkontakte 8 über einen Widerstand R1 in Reihe geschaltet. Dieser Reihenschaltung des Reedkontaktpaars 8 und des Widerstands R1 ist ein zweiter Widerstand R2 parallel geschaltet. R1 hat z.B. einen Wert von 1 kΩ und R2 einen Wert von 12 kΩ. Wenn der Magnet 7 das Kontaktniveau über- oder unterschreitet, öffnen die Kontakte 8. Dabei wird der Widerstand R1 von seiner Parallelschaltung zu R2 abgetrennt, so daß nur noch R2 im Meßkreis liegt.
Der insoweit im Stand der Technik bekannten Überfüllsicherung ist eine elektrische Einrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit zugeordnet. Diese Einrichtung weist eine Aktivierungsanordnung 10 und eine Simulationsschaltung 11 auf, die bei dem in 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Aktivierungsverbindung 12 elektrisch verbunden sind. Die Aktivierungsanordnung kann über wenigstens ein geeignetes Eingabeport (schematisch als Leitung 13 dargestellt) angesteuert werden und betätigt durch ein Signal über die Leitungsverbindung 12 die Simulationsschaltung 11.
Die Simulationsschaltung ist über Anschlußleitungen 14 mit einer Magnetspulenanordnung 15 verbunden, die etwa radial zum Kontakt 8 in einem Ringspalt zwischen Tauchrohr 4 und Sonde 1 eingebaut ist.
Bei Ansteuerung der Aktivierungsanordnung über das Port 13 wird der Prüfzyklus ausgelöst. Die Aktivierungsanordnung 10 schickt über das Leitungssystem 12 ein Betätigungssignal für die Simulationsschaltung 11. Letztere erregt über die Leitung 14 die Spulenanordnung 15 derart, daß der Magnetfluß des Schwimmermagneten 7 auf den Kontakt 8 unterbrochen bzw. soweit reduziert wird, der Reed-Kontakt 8 abfällt. Die Simulationsschaltung 11 enthält vorzugsweise eine Gleichricht- und Stromreglerschaltung, die einerseits unabhängig von der Polarität einer von der Aktivierungsanordnung 10 zugeführten Steuerspannung die Spulenanordnung 15 stets in der richtigen Polarität beaufschlagt, andererseits eine genaue Justierung des Kompen sationsstroms in der Spulenanordndung gestattet. Letzteres ist erforderlich, um eine Unter- oder Überkompensation des Magnetfelds des Permanentmagneten 7 zu vermeiden. Es erscheint auf dem Leitungssystem 3 des Meßkreises eine von der Auswerteschaltung 2 erfaßbare Signaländerung, die ein Überfüllen simuliert. Diese Signaländerung löst ggf. einen Alarm oder eine auswertbare Meldung aus. Die Gesamteinrichtung, einschließlich der zu überprüfenden Überfüllsicherung, bleibt also in der betrieblichen Einbaulage, und durch Ansteuerung über das Port 13 erfolgt eine Funktionsprüfung unter Einschluß praktisch aller Funktionselemente des Meßkreises und der Auswerteschaltung 2.
Die Spulenanordnung 15 ist so ausgebildet und angeordnet, daß die betriebliche Funktion des Schwimmermagneten 7 und dessen Wechselwirkung mit dem Kontakt 8 außerhalb der Simulationsphase, d.h. im normalen betrieblichen Einsatz der Überfüllsicherung, nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Mit anderen Worten, die Magnetspulenanordnung 15 muß außerhalb ihrer Erregungsphase für den Magnetfluß des Schwimmermagneten 7 durchlässig sein.
Die Leitungsverbindung zwischen Aktivierungsanordnung 10 und Simulationsschaltung 11 kann als Alternative zu der Direktverbindung 12 auch über den Meßkreis 3 zwischen Auswerteschaltung 2 und Magnettauchsonde 8 geführt werden. Die Anschlußleitungen zwischen Aktivierungsanordnung 10, Meßkreis 3 und Simulationsschaltung 11 sind in 1 strichpunktiert dargestellt und mit 12A und 12S bezeichnet. Die Direktverbindung 12 entfällt. Die Aktivierungsanordnung gibt über die Leitungen 12A ein geeignet verschlüsseltes Aktivierungssignal auf den Meßkreis 3; die Simulationsschaltung 11 greift über die Leitungsverbindung 12S das verschlüsselte Aktivierungssignal ab, entschlüsselt es mit schaltungseigenen Mitteln und setzt es in ein geeignetes Signal zur Erregung der Spulenanordnung 15 um. Als Mittel zum Verschlüsseln des Aktivierungssignals kann ein der Aktivierungsanordnung 10 zugeordneter Trägerfrequenzgenerator dienen; andererseits können aber auch Zeitmultiplex-Signale entwickelt und in der Simulationsschaltung 11 entschlüsselt werden.
2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung zum Überprüfen einer Überfüllsicherung in Zuordnung zu einem konduktiven Sonden- bzw. Elektrodensystem. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 gibt es auch in 2 eine Auswerteschaltung 2, einen Meßkreis 3, eine Aktivierungsanordnung 10, ein Leitungssystem 12 zur Simulationsaktivierung, einen Triggerport 13 und eine Simulationsschaltung 21, welche bei Aktivierung eine Überprüfung der Überfüllsicherung über konduktive Sonden 1A und 1B ermöglicht. Die wesentlichen Funktionselemente der Simulationsschaltung 21 sind zur Erleichterung der Erläuterung aus dem Schaltungsblock 21 in 2 herausgezogen und den zu überprüfenden Funktionselementen des Meßkreises 3 bzw. der Sonden 1A und 1B schaltungsmäßig zugeordnet.
Bei Aktivierung durch die Aktivierungsanordnung 10 läßt die Simulationsschaltung 21 einen Prüfzyklus ablaufen, bei dem eine Leitungsverbindung mit einem Widerstand 22 über einen als Schließer ausgebildeten Schalter 23 geschlossen und – demgegenüber zeitverschoben – über einen Öffner 24 der Meßkreis 3 unterbrochen wird. Daher wird durch Parallelschalten des Widerstands 22 zu dem Widerstand 26 der Fall simuliert, daß die beiden konduktiven Sonden 1A und 1B in eine leitfähige Flüssigkeit eintauchen, bzw. durch Öffnen des Schalters 24, daß der Meßkreis 3 zwischen Sondenanordnung 1A, 1B und Auswerteschaltung 2 unterbrochen ist (beispielsweise ein Leitungsfehler simuliert wird).
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung der Schalter 23 und 24 in 2 bei Ausbildung dieser Schalter als MOSFETs. Der MOSFET 23 dient zum Zwecke der Funktionsprüfung (nach Aktivierung der Simulationsschaltung 21) der Herstellung einer geeigneten Verbindung zwischen den konduktiven Sonden 1A und 1B. Der MOSFET 24 ist mit seiner Source-Drain-Verbindung (S-D) in den Meßkreis 3 eingebunden. Bei Ansteuerung des MOSFETs 24 über dessen Gate G wird der Meßkreis 3 unterbrochen.
Wie zu sehen ist, gelingt es mit der beschriebenen Anordnung nach den 2 und 3, den Prüfaufwand bei der Über prüfung einer Überfüllsicherung mit konduktiven Sonden zu minimieren und eine Fernauslösung ohne Bewegung der Funktionselemente des Meßkreises der Überfüllsicherung (durch Auslösung über das Port 13) zu ermöglichen. Die Simulationsschaltung ist im Anschlußkopf 5 eingebaut und kann über eine eigene Leitungsverbindung 12 oder auch entsprechend Beschreibung in 1 über den Meßkreis 3 aktiviert werden.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise können entsprechende Simulationsschaltungen auch in Zuordnung zu anderen Sondentypen verwendet werden.

Claims

Einrichtung zur Überprüfung einer Überfüllsicherung mit einer Sensoranordnung(1; 1A, 1B), die ein Überschreiten eines maximalen Medien-Füllstands eines Behälters erfaßt und in Abhängigkeit vom Überschreiten des maximalen Füllstandsniveaus an einer Auswerteschaltung (2) ein Signal auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß eine selektiv aktivierbare Simulationsschaltung (11; 21) mit wenigstens einem Funktionselement (8; 3, 1A, 1B) der Sensoranordnung und mit einer Aktivierungsanordnung (10) zum selektiven Betätigen der Simulationsschaltung (11; 21) gekoppelt ist; und daß die Simulationsschaltung (11; 21) bei Aktivierung auf das wenigstens eine Funktionselement (8; 3, 1A, 1B) der Sensoranordnung (1; 1A, 1B) derart einwirkt, daß am Ausgang der Sensoranordnung eine Signaländerung entsprechend einer erfaßbaren Überschreitung des maximalen Füllstands erscheint.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (1; 1A, 1B) einen Sonden-Anschlußkopf (5) hat und die selektiv aktivierbare Simulationsschaltung (11; 21) zumindest teilweise im Sonden-Anschlußkopf angeordnet und über eine eigene elektrische Verbindung (12) mit der Aktivierungsanordnung (10) gekoppelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (1; 1A, 1B) einen Sonden-Anschlußkopf (5) hat und die selektiv aktivierbare Simulationsschaltung (11; 21) zumindest teilweise im Sonden-Anschlußkopf angeordnet und über Anschlußleitungen (3) der Sensoranordnung (1; 1A, 1B) mit der Aktivierungsanordnung (10) gekoppelt ist, wobei die Aktivierungsanordnung (10) mit Mitteln zum Verschlüsseln des Aktivierungssignals und der im Sonden-Anschlußkopf (5) angeordnete Teil der Simulationsschaltung (11; 21) mit Mitteln zum Entschlüsseln des Aktivierungssignals versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerfrequenzgenerator als Mittel zum Verschlüsseln des Aktivierungssignals vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Überprüfung einer Überfüllsicherung mit Tauchsonden (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Simulationsschaltung (11) eine einem magnetisch schaltbaren Kontakt (8) der Sensoranordnung (1) zugeordnete Magnetspulenanordnung (15) aufweist, die bei Aktivierung der Simulationsschaltung (11) angesteuert wird und die Kontaktstellung des Kontakts ändert.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulenanordnung (15) unter vorgegebener Lagebeziehung zum magnetisch schaltbaren Kontakt (8) in einem Führungsrohr (4) angeordnet ist, daß ein mit einem Betätigungsmagnet (7) versehener und in Ruhestellung in Höhe des Kontakts (8) positionierter Schwimmer (6) auf dem Führungsrohr geführt ist und daß das Magnetfeld des in Ruhestellung positionierten Betätigungsmagneten (7) durch das Magnetfeld der angesteuerten Magnetspulenanordnung (15) kompensierbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Überprüfung einer Überfüllsicherung mit konduktiven Sonden (1A, 1B), dadurch gekennzeichnet, daß die Simulationsschaltung (21) ein Widerstandselement (22) aufweist, das zwischen zwei Sonden (1A, 1B) einschaltbar ist und einen vorgegebenen elektrischen widerstand hat.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulationsschaltung (21) zusätzlich einen in den Meßkreis (3) eingekoppelten Schalter (24) zum Simulieren eines Unterbrechens des Meßkreises aufweist.