DE1243890B

DE1243890B - Arrangement for capacitive measurement of the fill level of a container

Info

Publication number: DE1243890B
Application number: DE1962E0022549
Authority: DE
Inventors: Heinrich Arns
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1962-03-14
Filing date: 1962-03-14
Publication date: 1967-07-06

Description

Anordnung zur kapazitiven Messung des Füllstands eines Behälters Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur kapazitiven Messung des Füllstandes eines Behälters mit wenigstens zwei sich im Behälter im wesentlichen senkrecht erstreckenden Elektroden, die in geringem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Kapazität zwischen diesen Elektroden als Maß für den Füllstand gemessen wird.Arrangement for capacitive measurement of the fill level of a container The invention relates to an arrangement for capacitive measurement of the fill level a container with at least two extending substantially vertically in the container Electrodes which are arranged parallel to one another at a small distance, the Capacity between these electrodes is measured as a measure of the level.

Bei den bekannten Elektroden dieser Art beruht die Kapazitätsänderung auf dem Prinzip, daß das Füllgut in den Zwischenraum zwischen den Elektroden als Dielektrikum an Stelle der Luft eintritt und dadurch die Kapazität verändert. In the known electrodes of this type, the change in capacitance is based on the principle that the filling material in the space between the electrodes as Dielectric enters instead of air and thereby changes the capacitance.

Dieses Meßprinzip ist jedoch nicht bei allen Füllgütern anwendbar, sondern eignet sich im wesentlichen nur für Flüssigkeiten, welche leicht in den Zwischenraum zwischen den Elektroden eindringen können. Dagegen würden zähflüssige oder körnige Fiillgüter nicht oder nur schlecht in den Zwischenraum zwischen den Elektroden eindringen, wodurch ein falscher Füllstand vorgetäuscht würde. However, this measuring principle cannot be used for all filling goods, but is essentially only suitable for liquids that are easily absorbed into the Interspace between the electrodes can penetrate. On the other hand, viscous ones would be or granular fillings not or only poorly in the space between the Penetrating electrodes, which would simulate a wrong level.

Eine weitere Schwierigkeit bei derartigen Elektroden besteht darin, genau den richtigen Elektrodenabstand aufrechtzuerhalten, da bereits geringe Anderungen dieses Abstandes zu erheblichen Kapazitätsänderungen führen können, welche gleichfalls das Meßergebnis verfälschen würden. Dies ist besonders dann schwierig, wenn die Elektrode bereits im Fertigungswerk zusammengebaut und abgeglichen werden soll und erst später an der Montagestelle in den Behälter eingebaut wird. In diesem Fall besteht eine große Gefahr, daß beim Transport oder durch unsachgemäßen Einbau der eingestellte Elektrodenabstand verändert wird. Es müssen daher oft komplizierte Abstandshalter vorgesehen werden, die jedoch wiederum das Eindringen des Füllguts erschweren. Another difficulty with such electrodes is Maintain exactly the correct electrode spacing as there are already minor changes this distance can lead to significant changes in capacitance, which also would falsify the measurement result. This is especially difficult when the Electrode is to be assembled and calibrated in the production plant and is only built into the tank later at the assembly site. In this case there is a great risk that the the set electrode gap is changed. It must therefore often be complicated Spacers are provided, which in turn, however, prevent the penetration of the filling material make more difficult.

Dieses Problem tritt besonders dann erheblich in Erscheinung, wenn es erwünscht ist, die Elektroden in Form eines biegsamen Seils auszubilden, das einfach in den Behälter gehängt wird.This problem is particularly noticeable when it is desirable to form the electrodes in the form of a flexible cord which is simply hung in the container.

Übrigens ergibt die Messung von elektrisch leitenden Füllgütern ein besonderes Problem bei Elektroden der zuvor geschilderten bekannten Art. Da das in den Zwischenraum zwischen den Elektroden eindringende leitende Füllgut die Elektroden kurzschließen würde, müssen diese durch isolierende Überzüge geschützt werden, was beispielsweise bei konzentrischen rohrförmigen Elektroden einen erheblichen Aufwand erfordert. Incidentally, the measurement of electrically conductive products results in a particular problem with electrodes of the known type described above Conductive filling material penetrating into the space between the electrodes, the electrodes would short-circuit, these must be protected by insulating coatings, what For example, in the case of concentric tubular electrodes, a considerable effort requires.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung der eingangs angegebenen Art, welche eine genaue Messung von schwer ffleßfähigen und/oder elektrisch leitenden Füllgütern ermöglicht und ohne Schwierigkeit in beliebige Behälter eingebaut werden kann. The object of the invention is to create an arrangement of the initially mentioned specified type, which is an accurate measurement of poorly edible and / or electrical conductive filling goods enabled and without Difficulty built into any container can be.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Elektroden derart in und/oder auf einem Körper aus dielektrischem Material angebracht sind, und daß die Feldlinien. zwischen den Elektroden teilweise außerhalb des Körpers verlaufen. This object is achieved according to the invention in that the electrodes are attached in and / or on a body made of dielectric material, and that the field lines. between the electrodes partially outside the body get lost.

Die Wirkung der nach der Erfindung ausgeführten Anordnung beruht darauf, daß das Füllgut nicht in den Zwischenraum zwischen den Elektroden eintreten kann, sondern lediglich den Körper umgibt. Es hat sich gezeigt, daß überraschenderweise auch in diesem Fall eine genaue Füllstandsmessung möglich ist, weil das Füllgut die aus dem Körper heraustretenden Streufeldlinien beeinflußt und dadurch die Kapazität zwischen den Elektroden verändert. Dies gilt in gleichem Maße - für leitende wie für nichtleitende Füllgüter. Die gegenseitige Lage der Elektroden ist in diesem Fall ein für allemal durch den dielektrischein Körper festgelegt, so daß er-weder beim Transport noch beim Einbau verändert werden kann. The effect of the arrangement carried out according to the invention is based ensure that the filling material does not enter the space between the electrodes can, but only surrounds the body. It has been found that, surprisingly In this case, too, an accurate level measurement is possible because the product influences the stray field lines emerging from the body and thereby the capacity changed between the electrodes. This applies to the same extent - for managerial as well as for non-conductive products. The mutual position of the electrodes is in this Fall once and for all by the dielectric, fixed in a body so that he-neither can still be changed during installation during transport.

Selbst wenn der Körper mit den Elektroden als biegsames Seil ausgeführt wird, bleiben die Elektrodenabstände unverändert erhalten. Da das Füllgut nur noch die Außenseite der Elektrodensonde umgibt, kann auch bei zähfiüssigen und körnigen Füllgütern eine genaue Messung durchgeführt werden. Die in den Körper eingebetteten Elektroden sind im übrigen ausgezeichnet isoliert und gegen mechanische und chemische Beeinflussungen geschützt.Even if the body with the electrodes is designed as a flexible rope the electrode spacing remains unchanged. Since the contents only Surrounding the outside of the electrode probe can also be used with viscous and granular An exact measurement can be carried out for filling goods. Those embedded in the body Electrodes are also excellently insulated and against mechanical and chemical Protected against influences.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sämtliche Elektroden symmetrisch zueinander in einen zylindrischen Kunststoffkörper nahe dessen Umfangswand eingebettet sind. An advantageous embodiment of the invention is that all electrodes symmetrically to each other in a cylindrical plastic body are embedded near its peripheral wall.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß wenigstens eine der Elektroden in Form eines leitenden Belags auf die Außenfläche eines zylindrischen Körpers aus Kunststoff aufgebracht ist. Another embodiment of the invention is that at least one of the electrodes in Form a conductive coating on the outer surface a cylindrical body made of plastic is applied.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Elektrodenanordnung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung und F i g. 2 einen Querschnitt durch die Elektrodenanordnung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a cross section through the electrode arrangement according to a first one Embodiment of the invention and FIG. 2 shows a cross section through the electrode arrangement according to a second embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Elektrodenanordnung, bei der zwei Meßelektroden 10 und 11 und zwei Masseelektroden 12 und 13 in einem Kunststoffmantel 14 so eingebettet sind, daß sie etwa auf den Ecken eines Quadrates einander diametral gegenüberliegen. Die ganze Anordnung hat die Form einer Stange oder eines Seils beliebiger Länge und erstreckt sich senkrecht im Innern des Behälters, dessen Füllstand gemessen werden soll. Fig. 1 shows a cross section through an electrode arrangement in of the two measuring electrodes 10 and 11 and two ground electrodes 12 and 13 in a plastic jacket 14 are embedded in such a way that they are approximately diametrically opposed to each other on the corners of a square opposite. The whole arrangement is in the form of a rod or a rope of any length and extends vertically inside the container, its level should be measured.

Die Meßelektroden 10 und 11 und die Masseelekkorden 12 und 13 sind jeweils miteinander elektrisch verbunden, und die Messung der Kapazität erfolgt zwischen diesen beiden Eelektrodenpaaren. Zu diesem Zweck kann die Anordnung in bekannter Weise zwischen den PunktenA und M in einen Zweig der Kapazitätsmeßbrücke eingeschaltet werden, die mit Wechselstrom gespeist wird. Es bilden sich dann zwischen den Eletroden elektrische Felder aus, deren Feldlinien sich zum Teil außerhalb des Kunststoffmantels schließen. Die gemessene Kapazität wird daher durch ein Füllgut beeinflußt, in das die Elektrode mehr oder weniger weit eintaucht. Andererseits nimmt die Intensität der Feldlinien mit wachsender Entfernung von der Oberfläche des Kunststoffmantels rasch ab, so daß die Messung durch metallische Gegenstände, beispielsweise die Behälterwand, nicht beeinflußt wird, sofern ein gewisser Mindestabstand nicht unterschritten wird. The measuring electrodes 10 and 11 and the ground electrodes 12 and 13 are each electrically connected to one another, and the capacitance is measured between these two pairs of electrodes. For this purpose, the arrangement in known way between the points A and M in a branch of the capacitance measuring bridge switched on, which is fed with alternating current. It then form between the electrodes emit electric fields, the field lines of which are partly outside the Close the plastic jacket. The measured capacity is therefore determined by a product affects, in which the electrode is more or less immersed. on the other hand the intensity of the field lines increases with increasing distance from the surface the plastic jacket quickly so that the measurement through metallic objects, for example the container wall, is not affected, provided a certain minimum distance is not fallen below.

Auch bei der Elektrodenanordnung von Fig. 2 ist die Meßelektrode 15 in einen Kunststoffmantel 16 eingebettet. Sie liegt in diesem Fall koaxial zu dem Kunststoffmantel, und die Masseelektrode ist in Form eines leitenden Belags 17 auf den Kunststoflmantel aufgebracht. Dieser Belag kann die Form mehrerer leitender Streifen haben, die sich beispielsweise einander diametral gegenüber über die ganze Länge des Kunststoffmantels erstrecken. Es ist meist ausreichend, wenn jeder Streifen einen Winkel von etwa 200 einrimmt. The measuring electrode is also in the electrode arrangement of FIG 15 embedded in a plastic jacket 16. In this case it is coaxial too the plastic jacket, and the ground electrode is in the form of a conductive coating 17 applied to the plastic jacket. This covering can take the form of several conductive For example, have stripes that are diametrically opposite each other across the whole Extend the length of the plastic jacket. It is usually sufficient if every strip makes an angle of about 200.

Der Belag kann durch Auftragen eines Leitlacks hergestellt werden. The covering can be produced by applying a conductive varnish.

Bei beiden Ausführungsformen kann der Kunststoflnaantel mit den Elektroden als biegsames Seil ausgebildet werden, das dann einfach in den Behälter eingehängt wird. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für sehr hohe Behälter, Tiefbrunnen oder ähnliche Gebilde. In both embodiments, the plastic jacket with the electrodes be designed as a flexible rope, which is then simply inserted into the container hooked will. This embodiment is particularly suitable for very tall containers, deep wells or similar structures.

Claims

Claims: 1. Arrangement for capacitive measurement of the fill level a container with at least two extending substantially vertically in the container Electrodes which are arranged parallel to one another at a small distance, the The capacitance between these electrodes is measured as a measure of the level, d a d u r c h characterized in that the electrodes in and / or on a body made of dielectric material, and that the field lines between the Electrodes run partially outside the body.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that all Electrodes symmetrical to each other in a cylindrical plastic body close to it Perimeter wall are embedded.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that four electrodes embedded in pairs diametrically opposite one another in the plastic body and that the electrodes of each pair are electrically connected to each other.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that at least one of the electrodes in the form of a conductive coating on the outer surface of a cylindrical Body made of plastic is applied.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that at least another electrode is embedded in the plastic body.

6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that guide a plurality of longitudinally extending strips onto the outer surface are applied to the material.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the conductive Material is a conductive lacquer.

8. Arrangement according to one of claims 2 to 7, characterized in that that the plastic body with the electrodes is designed as a flexible rope.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1031013, 1042 909, 1055 833; German utility model No. 1821906, 1 843 829; Swiss Patent No. 338031; Brochure of the company Fiel den from 1956, "Electronic level indicator", LF 3.