DE1205305B - Einrichtung zur kontinuierlichen Messung des Fuellstandes eines eine Fluessigkeit enthaltenden Behaelters mittels Schallwellen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur kontinuierlichen Messung des Füllstandes eines eine Flüssigkeit enthaltenden Behälters mittels Schallwellen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Messung des Füllstandes flüssiger Stoffe in Tanks oder ähnlichen Behältern mittels Schallwellen.
• Zur Füllstandsmessung mit Hilfe von Schallwellen sind bereits verschiedene Verfahren bekanntgeworden. So wird z. B. der Flüssigkeitspegel durch außerhalb des Tanks angebrachte, vertikal verschiebbare Ultraschallquellen- und -empfänger abgetastet. Dieses Verfahren ist jedoch recht umständlich und liefert nur ungenaue Ergebnisse.
• Auch sind Verfahren bekannt, die sich eines kommunizierenden Rohres zur Führung der sich in der Luft fortpflanzenden Schallwellen bedienen. Die Innenwand des Rohres muß zur Vermeidung von störenden Reflexionen glatt sein. Die Genauigkeit solcher Verfahren wird jedoch durch den Zustand der Luft im Rohr nachteilig beeinflußt. Eine Konstanthaltung von Temperatur, Druck usw. erfordert beträchtlichen Aufwand und ist auch nicht immer durchführbar.
• Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zur Füllstandsmessung Oberflächenwellen auf einem Schallleiter zu erzeugen und die Dämpfung dieser Wellen auf dem in die Flüssigkeit tauchenden Teil des akustischen Leiters als Indikator für den Füllstand zu benutzen. Hierzu ist es aber erforderlich, eine Anzahl von reflektierenden Unstetigkeiten anzubringen, an denen die ungedämpfte Welle reflektiert wird. Die Laufzeit des Reflexes von der letzten, noch nicht in die Flüssigkeit eintauchenden Reflexionsmarke bis zum Schallempfänger ist ein Maß für den Füllstand.
• Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Reflexion nicht von der Oberfläche der Flüssigkeit direkt erfolgt, sondern besondere reflektierende Eichmarken auf dem Leiter angebracht werden müssen, deren Abstand die Genauigkeit des Verfahrens bestimmt.
• Ferner ist bei dieser Anordnung nachteilig, daß Oberflächenwellen verwendet werden. Wegen ihrer geringen Fortpflanzungsgeschwindigkeit können diese leicht durch andere gleichzeitig entstehende Wellenarten gestört werden. Für die Anregung von Oberflächenwellen ist eine besondere Geberkonstruktion notwendig.
• Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung durch die Anwendung longitudinaler Ultraschallwellenimpulse vermieden, die am oberen Ende des Schalleiters durch einen Geber erzeugt und an der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert werden und wobei deren Laufzeit ein Maß für den Füllstand darstellt.
• Die longitudinale Wellenform wird nicht durch andere Wellenarten gestört, da sie die größte Schallgeschwindigkeit besitzt.
• Zur Erhöhung der Intensität des reflektierten Impulses wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an dem Schalleiter ein Schwimmer angebracht, der möglichst in Berührung mit dem Schallleiter stehen soll. Der Schwimmer folgt dem jeweiligen Niveau der Flüssigkeit und wird am Schalleiter geführt.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der F i g. 1 das Meßprinzip, Fig.2 und 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des Führungsstabes und des Schwimmers, F i g. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Führungsstabes und des Schwimmers, Fig. 6 und 7 ein erstes Ausführungsbeispiel des Führungsrohres und des Schwimmers, Fig. 8 und 9 ein zweites Ausführungsbeispiel des Führungsrohres und des Schwimmers, Fig. 10 und 11 ein geschlitztes Rohr mit Schwimmer und F i g. 12 eine mögliche Anordnung der Ausgleichsbohrungen im Rohr darstellen.
• Der als Stab 1 ausgebildete Schalleiter (Fig. 1) taucht in die Flüssigkeit 2. Am oberen Stabende befinden sich Schallimpulserzeuger 3 und -aufnehmer 4.
• Ein vom Impulserzeuger ausgesandter Impuls wird an der Flüssigkeitsoberfläche 5 und am Schwimmer 9 partiell reflektiert und trifft nach einer von der Pegelhöhe abhängigen Laufzeit wieder am Aufnehmer 4 ein. Ein reflexionsfreier Abschluß 6 am unteren Stabende verhindert Störreflexionen, die zu Fehlmessungen führen können. Gleichmäßig über die Stablänge verteilte Inhomogenitäten 7 erzeugen Eichmarken.
• Die Pegelhöhe kann an einem angeschlossenen Meßgerät 8, z. B. einem Elektronenstrahloszillographen oder einem Laufzeitmeßgerät, abgelesen werden. wird als Schalleiter ein Stab verwendet, so können zur Führung des Schwimmers Längsnuten am Stab angebracht werden, so daß der Stab einen rosettenförmigen (F i g. 2) oder gezahnten (F i g. 4) Querschnitt erhält. Der Querschnitt des Schwimmers wird entsprechend geformt (F i g. 3 und 5), so daß er innig am Stab geführt wird.
• Weitere Ausführungsbeispiele sind in den F i g. 6 bis 10 erläutert. Ein Rohr (Fig. 12), welches mit Ausgleichsbohrungen versehen ist, dient als Wellenleiter. Die innere Wand des Rohres ist mit einem Profil gemäß Fig. 6 oder 8 versehen. Der Schwimmer wird innerhalb des Rohres geführt und besitzt ein entsprechendes Profil (F i g. 7 oder 9).
• Weitere Ausführungsformen sind möglich, insbesondere durch Kombination beider Schwingertypen an einem Rohr. Gemäß Fig. 10 wird ein geschlitztes Rohr als Schalleiter verwendet. Der Schwimmer (Fig. 11) erhält zur Führung einen entsprechenden Querschnitt und steht sowohl mit der Innen- als auch Außenseite des Rohres im Kontakt.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine hohe Eichgenauigkeit und -konstanz der Einrichtung insbesondere durch die Wahl eines Schalleitermaterials erzielt, dessen elastische Eigen- schaften nur geringe Temperaturabhängigkeit aufweist, z. B. Elinvar.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur kontinuierlichen Messung des Füllstandes flüssiger Stoffe in Tanks oder ähnlichen Behältern mittels Schallwellen, g ekennzeichnet durchdieAnwendung longitudinaler Ultraschallwellenimpulse, die am oberen Ende des Schalleiters (1) durch einen Geber (3) erzeugt und an der Flüssigkeitsoberfläche (5) reflektiert werden, und wobei deren Laufzeit ein Maß für den Füllstand darstellt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der reflektierten Schallwelle durch einen am Schalleiter (1) innig geführten Schwimmer (9) erhöht wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalleiter (1) aus einem Material besteht, dessen elastische Eigenschaften praktisch unabhängig von Umgebungseinflüssen sind, z. B. Elinvar.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen reflexionsfreien Abschluß (6) am unteren Stabende.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 934 312, 931 378, 878 723; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 369.