DE102005012523A1

DE102005012523A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstands eines Füllguts

Info

Publication number: DE102005012523A1
Application number: DE200510012523
Authority: DE
Inventors: Wulf Springhart
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Füllguts (1) in einem Behälter (2), mit einem Fühlgewicht (5), welches an einem Messseil (6) befestigt ist, und mit mindestens einem Motor (7), welcher das Fühlgewicht (5) in Richtung der Oberfläche des Füllguts (1) bis zum Auftreffen des Fühlgewichts (5) auf der Oberfläche des Füllguts (5) herablässt und welcher das Fühlgewicht (5) von der Oberfläche des Füllguts (1) hochzieht. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Dämpfungseinheit (10) vorgesehen ist, dass die Dämpfungseinheit (10) mechanisch mit dem Fühlgewicht (5) gekoppelt ist und dass die Dämpfungseinheit (10) zumindest teilweise mit einem fließfähigen Medium (11) gefüllt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter, mit mindestens einem Fühlgewicht, welches an einem Messseil befestigt ist, und mit mindestens einem Motor, welcher das Fühlgewicht in Richtung der Oberfläche des Füllguts bis zum Auftreffen des Fühlgewichts auf der Oberfläche des Füllguts herablässt, und welcher das Fühlgewicht von der Oberfläche des Füllguts hochzieht.

Bei der Füllstandsmessung nach dem Senklotprinzip wird ein Fühl- oder Tastgewicht an einem Messseil oder einem Messband hängend auf die Oberfläche des Füllguts herabgelassen. Aus der Länge des Messseils, bei welchem das Fühlgewicht auftritt, lässt sich der Füllstand bestimmen.

Problematisch ist, dass beim Auftreffen auf die Füllgutoberfläche durch ein Abkippen des Gewichts eine Torsionsbewegung erzeugt wird, welche beim Hochziehen des Gewichts, welches durchaus mehrere Minuten betragen kann, zu starken Torsionsschwingungen führt. Weiter verstärkt wird diese Schwingung durch das wiederholte Herablassen und Hochziehen des Gewichts. Die Schwingungen führen zu starken mechanischen Belastungen im Messseil bzw. Messband. Bekannt ist als Lösungsansatz für dieses Problem bereits, dass das Fühlgewicht in einem einfachen (Kugel-)Lager gelagert ist. Das mechanische Lager ist jedoch z. B. durch den Staub des Füllguts – beispielsweise Kohle – im Messbehälter in seiner Funktion ggf. sehr schnell behindert.

Die Aufgabe besteht daher darin, ein Füllstandsmessgerät nach dem Senklotprinzip anzugeben, bei welchem Torsionsschwingungen des Fühlgewichts verhindert oder zumindest vermindert werden.

Die Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass mindestens eine Dämpfungseinheit vorgesehen ist, dass die Dämpfungseinheit mechanisch mit dem Fühlgewicht gekoppelt ist, und dass die Dämpfungseinheit zumindest teilweise mit einem fließfähigen Medium gefüllt ist. Die Erfindung besteht somit darin, dass das Fühlgewicht derartig mit einer Dämpfungseinheit gekoppelt ist, dass das Fühlgewicht kinetische Energie auf die Dämpfungseinheit überträgt und/oder von dieser erhält. Vorzugsweise findet dabei ein Austausch von Rotationsenergie statt, so dass das Fühlgewicht Torsionsenergie, welches es durch das Abnicken beim Auftreffen auf der Füllgutoberfläche erhält, auf die Dämpfungseinheit überträgt. Da die Dämpfungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie zumindest Torsionsbewegungen dämpft oder beispielsweise in Reibungsenergie umsetzt, kommt es somit zu verminderten, wenn möglich keinen Schwingungen des Fühlgewichts, so dass auch die Belastung des Messseils vermieden wird. Für die Dissipation der Rotationsenergie befindet sich in der Dämpfungseinheit ein fließfähiges Medium. Dieses nimmt die Energie auf und setzt sie in Reibungsenergie um. Alternativ lässt sich dies dadurch beschreiben, dass die Dämpfungseinheit die Rotationsenergie vom Fühlgewicht übernimmt, sie aber nicht effektiv auf das fließfähige Medium übertragen kann, als dass die Drehung aufrechterhalten werden würde. Somit geht Rotationsenergie verloren und das Fühlgewicht belastet nicht das Messseil. Der große Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Messvorrichtung unempfindlich gegenüber Verschmutzung ist, d.h. im Gegensatz zum im Stand der Technik bekannten Kugellager kann Staub die Vorrichtung nicht negativ beeinflussen. Weiterhin ist somit auf lange Zeit ein wartungs- und störungsfreier Betrieb möglich.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass in der Dämpfungseinheit zumindest eine Hohlkammer vorgesehen ist, welche mit dem fließfähigen Medium gefüllt ist. Die Dimensionierung und Positionierung der Hohlkammer innerhalb der Dämpfungseinheit ist dabei so optimiert, dass eine möglichst hohe Energiedissipation stattfindet. Eine Ausgestaltung ist daher, dass die Hohlkammer bis auf die entsprechende Umrandung die Dämpfungseinheit vollständig ausfüllt.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass die Dämpfungseinheit abgedichtet ist. Die Dämpfungseinheit ist zumindest gegenüber einem Ausfließen des fließfähigen Mediums aus der Dämpfungseinheit abgedichtet. Dies verhindert, dass das fließfähige Medium das zu überwachende Füllgut verunreinigt.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Dämpfungseinheit ein Bestandteil des Fühlgewichts ist. Durch diese Ausgestaltung gibt es effektiv nur ein Bauteil und die Bewegungsenergie des Fühlgewichts wird direkt und vollständig auf die Dämpfungseinheit übertragen.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass die Dämpfungseinheit rotationssymmetrisch ausgestaltet ist. Vorzugsweise ist die Dämpfungseinheit zylindrisch ausgestaltet. Dabei ist vorteilhafterweise die Symmetrieachse bzw. die lange Achse des Zylinders identisch mit der Verlängerung der Achse des Messseils, also parallel zur Lotrechten der Messvorrichtung.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Dämpfungseinheit zwischen dem Fühlgewicht und dem Messseil angeordnet ist. Die Dämpfungseinheit befindet sich also oberhalb des Fühlgewichts und verhindert somit die Übertragung der Energie vom Fühlgewicht auf das Messseil. Durch diese Ausgestaltung wird eine mechanische Belastung der Dämpfungseinheit durch das Auftreffen der der Füllgutoberfläche verhindert, welches zu einer Beschädigung der Einheit und zu einem ungewünschten Ausfluss des fließfähigen Mediums führen könnte.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass die Dämpfungseinheit über ein Kugellager mit dem Messseil verbunden ist. Durch das Kugellager wird verbleibende Rotationsenergie von Messseil ferngehalten. Diese Ausgestaltung ist jedoch eher für staubarme Füllgüter geeignet.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass in der Dämpfungseinheit zumindest ein Hinderniselement angebracht ist. Diese Hindernisse stehen dem fließfähigen Medium im Weg und dämpfen somit dessen Bewegungen. Damit wird zusätzlich mehr Energie dissipiert. Vorzugsweise ist das Hinderniselement in dem Hohlraum angebracht, in welchem sich das fließfähige Medium befindet.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass es sich bei dem Messseil um ein Seil oder ein Band handelt. Beide Ausgestaltungen gehören zum Stand der Technik. Messseil sei also für die Anmeldung als Überbegriff für die unterschiedlichen Ausgestaltungen verstanden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in der Anwendung.
1 zeigt generell die Füllstandsmessung nach dem Senklotprinzip. Das Fühlgewicht 5 an dem Messseil 6 wird von dem Motor 7 in Richtung der Oberfläche des Füllguts 1 im Behälter 2 herabgelassen. Berührt das Gewicht 5 die Oberfläche, so stoppt der Motor 7. Aus der Länge des Seils 6, welche benötigt wurde, damit das Gewicht 5 die Oberfläche erreicht, lässt sich dann der Füllstand bestimmen. Die Steuerung des Motors 7 und die Auswertung wird hier von der Regel-/Auswerteeinheit 8 übernommen. Diese Regel-/Auswerteeinheit 8 stoppt auch den Motor 7 beim Auftreffen des Gewichts 5 und schaltet dann den Motor 7 dementsprechend um, so dass das Gewicht 5 wieder nach oben gezogen wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Problematik besteht darin, dass das Fühlgewicht 5 beim Auftreffen auf die Oberfläche des Füllguts 1 kippen kann. Dies wird verstärkt, wenn die Oberfläche nicht glatt, sondern uneben ist. Durch dieses Kippen bekommt das Fühlgewicht 5 eine Drehbewegung, welche sich beim anschließenden Hochholen des Gewichts 5 zu Schwingungen verstärken. Diese wiederum führen zu starken mechanischen Belastungen für das Messseil 6, bei welchem es sich auch um ein entsprechend breites Band handeln kann.
Die Erfindung als Lösung des Problems besteht darin, dass eine Dämpfungseinheit 10 vorgesehen ist, welche in mechanischem Kontakt mit dem Fühlgewicht 5 befindlich ist. Es werden also mechanische Energie und mechanische Momente übertragen. Hier ist die Ausgestaltung derart, dass die Dämpfungseinheit 10 oberhalb des Fühlgewichts 5 angeordnet ist und dass beide eine Einheit bilden. Diese Gesamteinheit ist über ein Kugellager 14 mit dem Messseil 6 verbunden und ist hier zylindrisch ausgeführt. Die Dämpfungseinheit 10 weist einen Hohlraum 12 auf, in welchem hier vier Hinderniselemente 13 angebracht sind. Der Hohlraum 12, welcher hier bis auf die Randung identisch mit der gesamten Dämpfungseinheit 10 ist, ist mit dem fließfähigen Medium 11 ausgefüllt.
Wird das Fühlgewicht 5 in Drehung versetzt, so folgt dieser Bewegung auch die Dämpfungseinheit 10. Letztere kann jedoch die Drehenergie nicht effektiv genug auf das fließfähige Medium 11 übertragen, so dass also die Torsionsschwingung nicht aufrechterhalten werden kann, sondern aufhört. Dadurch wiederum werden die Schwingungen des Fühlgewichts 5 geringer, bzw. hören im Optimalfall auf. Somit wird keine Belastung auf das Messseil 6 ausgeübt und die Aufgabe ist gelöst.

1: Füllgut
2: Behälter
5: Fühlgewicht
6: Messseil
7: Motor
8: Regel-/Auswerteeinheit
10: Dämpfungseinheit
11: Fließfähiges Medium
12: Hohlkammer
13: Hinderniselement
14: Kugellager

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Füllguts (1) in einem Behälter (2), mit mindestens einem Fühlgewicht (5), welches an einem Messseil (6) befestigt ist, und mit mindestens einem Motor (7), welcher das Fühlgewicht (5) in Richtung der Oberfläche des Füllguts (1) bis zum Auftreffen des Fühlgewichts (5) auf der Oberfläche des Füllguts (1) herablässt, und welcher das Fühlgewicht (5) von der Oberfläche des Füllguts (1) hochzieht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dämpfungseinheit (10) vorgesehen ist, dass die Dämpfungseinheit (10) mechanisch mit dem Fühlgewicht (5) gekoppelt ist, und dass die Dämpfungseinheit (10) zumindest teilweise mit einem fließfähigen Medium (11) gefüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dämpfungseinheit (10) zumindest eine Hohlkammer (12) vorgesehen ist, welche mit dem fließfähigen Medium (11) gefüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (10) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (10) ein Bestandteil des Fühlgewichts (5) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (10) rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (10) zwischen dem Fühlgewicht (5) und dem Messseil (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (10) über ein Kugellager (14) mit dem Messseil (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dämpfungseinheit (10) zumindest ein Hinderniselement (13) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Messseil (6) um ein Seil oder ein Band handelt.