DE1042251B

DE1042251B - Vorrichtung zum Abtasten des Fluessigkeitsstandes in Behaeltern

Info

Publication number: DE1042251B
Application number: DEH16673A
Authority: DE
Inventors: Heinz Classen
Original assignee: KARL EDUARD HANNEMANN REGLERBA
Current assignee: KARL EDUARD HANNEMANN REGLERBA
Priority date: 1953-06-11
Filing date: 1953-06-11
Publication date: 1958-10-30

Description

Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsstandes in Behältern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsstandes in Behältern, die entsprechend dem abgetasteten Meßwert einen Anzeiger, einen Regler od. dgl. steuert, beispielsweise ein Zulauf-oder ein Ablaßventil, das bei Abweichung des Flüssigkeitsstandes vom Normalwert die Behälterfüllung auf diesen Sollwert nachregelt.
Vorrichtungen zum Abtasten des Flüssigkeitsstandes in Behältern sind in vielen sehr verschiedenen Ausfüh rungsformen bekannt. Am meisten verbreitet sind Schwimmer. Gebräuchlich sind ferner elektrische Abtaster, bei denen offene Kontaktpole eines elektrischen Stromkreises durch die Flüssigkeit überbrückt werden, sowie schließlich auch Temperaturfühler.
Die Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf einem völlig neuen Grundgedanken, und zwar ist sie dadurch gekennzeíchnet, daß als abtastendes Organ ein sich von unten nach oben durch den Flüssigkeitsspiegel hindurch erstreckender, zu Schwingungen mit seiner Resonanzfrequenz angeregter Resonator dient, dessen Schwingungen nach Maßgabe ihrer vom jeweiligen Flüssigkeitsstand abhängigen Amplituden die weiteren Vorrichtungen steuern.
Als Resonator kann man einen einfachen senkrechten Flachstab verwenden, der an seinem unteren Ende festgelegt, beispielsweise eingespannt oder an den Boden eines senkrechten, oben und unten abgeschlossenen Rohres angeschweißt ist, das durch seitliche Stutzen mit dem zu überwachenden Behälter in kommunizierender Verbindung steht. Die Anregung dieses Stabes zu Schwingungen kann auf elektromagnetischem Wege erfolgen, und zwar mittels eines Systems, das mit einem Wechselstrom von konstanter Frequenz betrieben wird. Die Schwingungsamplitude dieses Resonators, der konstant mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird, hängt davon ab, wie stark er durch die Flüssigkeit gedämpft wird, und gibt somit ein Maß für den Flüssigkeitsstand.
Diese Arbeitsweise ist nicht zu verwechseln mit derjenigen einer bekannten Vorrichtung, die insofern eine gewisse äußere Ähnlichkeit aufweist, als sie ebenfalls mit einem Resonator, nämlich einer zu Schwingungen angeregten Saite, arbeitet. Diese bekannte Vorrichtung ist nämlich mit einem Schwimmer ausgestattet, der dem Flüssigkeitsstand folgt. Dieser Schwimmer wirkt seinerseits auf die Saite ein, indem er auf ihr einen Schwingungsknotenpunkt festlegt und dadurch die Eigenfrequenz der Saite entsprechend dem jeweiligen Flüssigkeitsstand bestimmt. Der grundlegende Unterschied besteht also darin, daß bei dieser vorbekannten Vorrichtung als den Flüssigkeitsstand abtastendes Organ der seit langem bekannte Schwimmer dient, nicht aber der Resonator, wie es bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung der Fall ist. Bei der vor- bekannten Vorrichtung stellt der Resonator, nämlich die Saite, nichts weiter dar als ein tSbertragungselement, das die durch den Schwimmer abgetastete Meßgröße in elektrische Impulse umwandelt.
Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
In einem Rohr 1, dessen Durchmesser vielleicht 20 mm betragen möge, ist als Resonator ein Flachstab 2 angeordnet. Dieser ist mit seinem unteren Ende an den Boden des Rohres fest angeschweißt.
Der Stab 2 besteht ganz oder zumindest an seinem oberen Ende aus weichem Eisen. Seine Anregung zu seitlichen Schwingungen erfolgt mit Hilfe eines Wechselstromes konstanter Spannung von 50 Hz, der aus dem Netz entnommen werden kann, und zwar mittels einer Spule 3, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist. Entsprechend der hier benutzten Netzfrequenz ist der Stab 2 so bemessen, daß seine Eigenfrequenz ebenfalls 50 Hz beträgt und er also mit der Netzfrequenz in Resonanz liegt.
Am obersten Ende des Stabes 2, also dort, wo seine Amplituden am größten sind, ist ein permanenter Magnet 4 angeordnet, der auf seinen Polschuhen Spulen 5 und 6 trägt. Die Schwingungen des freien Stabendes beeinflussen somit das magnetische Feld, wobei die Feldschwankungen in den Spulen 5 und 6 Spannungen induzieren. Diese Spannungen werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einem Anzeigeinstrument zugeführt und dadurch ablesbar gemacht.
An Hand der Darstellung ist verständlich, daß die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Standrohr 1 vom Einfluß auf die Amplituden des Stabes 2 ist. Bei niedrigem Flüssigkeitsstand ist die Dämpfung durch die Flüssigkeit sehr gering. Bei hohem Flüssigkeitsstand findet eine stärkere Dämpfung statt, so daß die Amplituden des Stabes und damit die in den Spulen 5 und 6 induzierten Spannungen geringer werden. Die jeweils erzeugten Spannungen geben daher unmittelbar ein Maß für den Stand des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Standrohres 1, das über seine beiden Anschlußstutzen mit dem zu iiberwachenden Flüssigkeitsbehälter, beispielsweise einem Dampfkessel, einem Speicher behälter od. dgl., kommuniziert.
Die in den Spulen 5 und 6 erzeugten Spannungen können statt zur Anzeige auch zur Steuerung irgendwelcher weiterer Vorrichtungen benutzt werden, beispielsweise zur Steuerung eines Speiseventiles, mit dessen Hilfe der Flüssigkeitsstand auf einen Sollwert nachgeregelt wird. Zur Erzielung der erforderlichen Energie können in allen Fällen in bekannter Weise Relais oder Verstärker zwischengeschaltet werden.
Die Erfindung kann auch auf verschiedene andere Weise verwirklicht werden. So kann statt einer Spule 3 ein seitlich angeordneter Magnet benutzt werden.
Ebenso können die Amplituden der Schwingung auch auf elektrodynamischem Wege abgetastet werden.
Möglich ist es auch, den Resonator mit einem Spiegel zu versehen, der das Licht einer Lichtquelle auf einen Schirm reflektiert, so daß dieVibrationen desResonators dort sichtbar erscheinen und abgelesen werden können.
Bei genügend großem Abstand zwischen Spiegel und Schirm können dabei durchaus große Anzeigeamplituden erzielt werden, d. h. eine Groß anzeige für Ablesung aus größerer Entfernung. Die auf dem Schirm angezeigten Lichtfleckamplituden können dadurch besonders groß gemacht werden, daß man den Spiegel schwenkbar anordnet, so daß die Schwingungen des Resonators Änderungen des Reflexionswinkels zur Folge haben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht jedenfalls darin, die vom jeweiligen Flüssigkeitsstand abhängige Dämpfung eines zu Schwingungen angeregten Resonators als Meßgröße zu benutzen, indem die durch diese niveauabhängige Dämpfung beeinflußten Amplituden des Resonators abgetastet werden.
PATENTASPROCHE: 1. Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsstandes in Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß als abtastendes Organ ein sich von unten nach oben durch den Flüssigkeitsspiegel hindurch erstreckender, zu Schwingungen mit seiner Resonanzfrequenz angeregter Resonator dient, dessen Schwingungen nach Maßgabe ihrer vom jeweiligen Flüssigkeitsstand abhängigen Amplituden einen Anzeiger, einen Regler od. dgl. steuern.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Resonator ein an seinem unteren Ende festgelegter senkrechter Stab dient, der mittels eines mit Wechselstrom von entsprechender konstanter Frequenz betriebenen elektromagnetischen Systems zu Schwingungen angeregt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator zum indest an der Ahnahmestelle aus Eisen besteht und mit diesem schwingenden Eisenanker ein magnetisches Feld beeinflußt, dessen Schwankungen ein Spulensystem induzieren wobei die in diesem induzierten Spannungen zur Steuerung der weiteren Vorrichtungen benutzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Fiat-Auszug S 135206 IXb/42c (= Patent Nr. 750 774); deutsche Patentschriften Nr. 26 336, 168 036, 255 203, 449 533, 861157.