DE1263333B - Niveaumessgeraet - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
GOIf
Nummer: 1263 333
Aktenzeichen: E 30407IX b/42 e
Anmeldetag: 2. November 1965
Auslegetag: 14. März 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein Niveaumeßgerät mit einem Schwimmkörper, der als induktiver
Kurzschlußzylinder oder auch als ferromagnetischer Kern in einem im wesentlichen unmagnetischen,
senkrechten Rohr schwimmt und dabei magnetische Elemente verstimmt, die ortsfest um das Rohr angeordnet
sind und durch ihre Verstimmung die Position des Schwimmkörpers und damit das zu messende
Niveau angeben.
Bekannte Niveaumeßgeräte mit den obenerwähnten Merkmalen enthalten im allgemeinen eine Vielzahl
von magnetischen Ringkernen, die um das den Schwimmkörper enthaltende Rohr angeordnet sind.
Jeder dieser Kerne besitzt mindestens eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung
und mindestens eine Wechselstrommeßwicklung. Jede Wechselstromwicklung ist mit einer Wechselstromquelle in Brücke
geschaltet, welche sich in Abwesenheit des Schwimmers im Gleichgewicht befindet. Das Brückensignal
wird notfalls verstärkt und einer Schalteinheit zugeführt, die die Brückensignale der verschiedenen Meßkreise
zyklisch abtastet. Will man eine solche Meßanordnung bei gegebener Genauigkeit für Messungen
in einem großen Meßbereich verwenden, dann müssen sehr viele einzelne Meßkreise, bestehend aus je einem
Magnetkern, mehreren Spulen, einer Wechselstromquelle und gegebenenfalls einem Verstärker vorgesehen
werden, so daß wegen des großen Aufwands die Meßgenauigkeit im allgemeinen beschränkt ist.
Durch die Erfindung wird diese Beschränkung beseitigt, ohne daß die entscheidenden Vorteile einer
linearen Meßgenauigkeit über den ganzen Meßbereich, der Verwendung eines einzigen beweglichen
Teiles in Form des Schwimmkörpers und der Möglichkeit der Benutzung von temperatur- und strahlungsunempfindlichen
Teilen am Meßort verlorengingen.
Die Erfindung besteht darin, daß alle magnetischen Elemente aus einer einzigen, gemeinsamen, vorzugsweise
einlagigen Spule bestehen, die über den ganzen Meßbereich das Rohr umgibt und mit m äquidistanten
elektrischen Abgriffen versehen ist, welche paarweise zusammengefaßte Teilspulen ergeben, von
denen wahlweise je eine über eine Schalteinheit an einen Oszillator angeschlossen ist.
Vorzugsweise werden die Teilspulen zur Erhöhung der Genauigkeit derart ineinander verschachtelt, daß
jeweils der n-te und der (n + k)-te Abgriff ein Paar
ergeben (n = 1, 2 ... m — k; k = 2 oder 3 oder 4).
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches schematisch in der
Figur dargestellt ist. In einem Gefäß 1 befindet sich Niveaumeßgerät
Anmelder:
Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM),
Brüssel
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Hoffmann, Dipl.-Ing. W. Eitle
und Dr. rer. nat. K. Hoffmann, Patentanwälte,
8000 München 8, Maria-Theresia-Str. 6
und Dr. rer. nat. K. Hoffmann, Patentanwälte,
8000 München 8, Maria-Theresia-Str. 6
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Winfried Becker, Arolo, Varese (Italien)
die Flüssigkeit 2, deren Flüssigkeitsstand oder Niveau 3 gemessen werden soll. In diese Flüssigkeit ist
bis zu einer bestimmten, beispielsweise durch Standfüße
4 definierten Tiefe ein beidseitig offenes Rohr 5 senkrecht eingetaucht, in dem ein Schwimmkörper 6
frei beweglich angeordnet ist. Entweder besteht der Schwimmkörper selbst aus elektrisch gut leitendem,
oder ferromagnetischem Material oder trägt entsprechend der Darstellung in der Figur einen Körper
7 aus solchem Material. In letzterem Fall muß die senkrechte Lage des Schwimmkörpers durch die Verwendung
eines Gewichtes 8 erzielt werden. Die Flüssigkeit selbst kann entweder, wie im Fall des vorliegenden
Ausführungsbeispiels, magnetisch neutral sein oder eine entsprechend magnetische Suszeptibilitat
besitzen.
Um das Rohr 5 ist eine vorzugsweise einlagige Spule 9 gewickelt, die gemäß der Erfindung eine
Vielzahl von elektrisch äquidistanten Abgriffen 10 aufweist. In der Figur sind 12 derartige Abgriffe 10
dargestellt. Ein Schutzrohr 11, ist an der Unterseite mit dem offenen Rohr 5 für den Schwimmkörper 6
dicht verbunden und schützt die Spule gegen unerwünschte Flüssigkeitsbenetzung.
Die Zuleitungen zu den Abgriffen sind in Spulennähe — beispielsweise durch Vergießen mit Harz —
formstarr geführt und werden oberhalb des Meßbereiches zu einem Kabel 12 zusammengefaßt. Dieses
Kabel wird auf dem kürzestmöglichen Weg an einen Ort geführt, an dem sich bezüglich der räumlichen,
temperaturmäßigen und strahlungstechnischen Bedingungen die Aufstellung einer Schalteinheit 13 und
eines Hochfrequenzoszillators 14 rechtfertigen läßt.
809 518/280
In der Schalteinheit 13 wird vorzugsweise mit HiUe konventioneller Relaiskontakte jeweils ein Paar der
Spulenabgriffe auf den Oszillator 14 durchgeschaltet, wodurch jeweils eine Teilspule im Oszillatorkreis
wirksam wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teilspulen derart
ineinander verschachtelt, daß sich immer zwei Meßbereiche einander überlappen, d. h., daß je eine Teilspule
aus dem ersten und dem dritten, dem zweiten und dem vierten, dem dritten und dem fünften usw,
Abgriff gebildet werden (k — 2). Dadurch wird erreicht, daß beim Weiterschalten zur benachbarten
Teilspule diese geometrisch nur um eine halbe Teilspulenlänge gegenüber der vorigen verschoben ist.
Beginnt man den Meßvörgang mit der nöchstgelegenen
Teilspule und schaltet nacheinander die nächstniedriger liegenden auf den Oszilator, dann verändert
sich die Oszillatorfrequenz erst, wenn der Körper 7 in den Bereich einer gerade angeschlossenen Teilspule
ragt. Wegen der geschilderten Überlappung der Teilspulen wird nur der Bereich von 25°/oigem bis
zu 75%igem Eintauchen des Körpers 7 in die jeweilige Teilspule ausgewertet. 25% Eintauchen in eine
Teilspule entsprechen nämlich gerade 75% in die nächstniedrigere, wenn der Körper 7 etwa die Länge
einer Teilspule aufweist. Hierdurch werden Randeffekte fast völlig ausgeschaltet, und es wird eine
hohe konstante Genauigkeit der Messung gewährleistet.
..Vorteilhafterweise ist die Kapazität des Oszillatorkreises
so groß gewählt, daß Kapazitätsveränderungen der Kabeldrähte untereinander bzw. der Spulenteilkapazitäten
auf die Schwingfrequenz nur noch einen vernachlässigbaren Einfluß haben. Die Hochfrequenzschwingung
wird in bekannter Weise über ein Koaxialkabel 15 einer Frequenzmeß- und Anzeigevorrichtung
16 in einem Auswerteraum zugeleitet. Frequenzmeßgeräte nach dem Prinzip der digitalen
Auszählung sind in großer Zahl bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen erläutert zu werden.
An einen Frequenzzähler 17 könnte unmittelbar eine Steuereinheit 18 angeschlossen sein, die über Steuerleitungen
19 die Schalteinheit 13 abhängig von der Meßfrequenz umschaltet.
Wenn die Meßfrequenz einen bestimmten Wert erreicht, der dem 25%igem Eintauchen des Körpers 7
in der eingeschalteten Teilspule entspricht, wird die Schalteinheit stillgesetzt, und der Schaltzustand wird
gegebenenfalls nach einer Umkodierung zusammen mit dem Ergebnis der Frequenzmessung als Pegelstand
in einem Anzeigetableau sichtbar gemacht, oder bei halb analoger Anzeigenausführung wird durch
den Schaltzustand selbsttätig, eine dem zugehörigen Feinmeßbereich entsprechende Skala für die Feinanzeige ausgewählt.
Claims (5)
1. Niveaumeßgerät mit einem Schwimmkörper, der als induktiver Kurzschlußzylinder oder auch
als ferromagnetischer Kern wirkt, in einem senkrechten, im wesentlichen unmagnetischen Rohr
schwimmt und dabei magnetische Elemente verstimmt, die ortsfest um das Rohr angeordnet sind
und durch ihre Verstimmung die Position des Schwimmkörpers und damit das zu messende
Niveau angeben, dadurch gekennzeichnet, daß alle magnetischen Elemente aus einer
einzigen, gemeinsamen, vorzugsweise einlagigen Spule (9) bestehen, die über den ganzen Meßbereich
das Rohr (5) umgibt und mit m äquidistanten elektrischen Abgriffen (10) versehen ist,
welche, paarweise zusammengefaßt, Teilspulen ergeben, von denen wahlweise je eine über eine
Schalteinheit (13) an einen Oszillator (14) angeschlossen ist.
2. Niveaumeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der n-te und der
η + k-te Abgriff ein Paar ergeben
(n = 1, 2... m — k; k = 2 oder 3 oder 4).
3. Niveaumeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (14)
und die Schalteinheit (13) eine Baueinheit bilden, die so nah an den Meßort herangebracht ist, wie
es die Temperatur- oder Strahlungs- oder andere Bedingungen zulassen, und daß diese Baueinheit
(13, 14) über ein Hochfrequenzkabel (15) an ein am Auswertort befindliches Frequenzmeß- und
-anzeigegerät (16) angeschlossen ist.
4. Niveaumeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzmeßgerät eine
Steuereinheit (18) zugeordnet ist, die über Steuerleitungen (19) die Schalteinheit (13) abhängig von
der Meßfrequenz umschaltet.
5. Niveaumeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch
wirksame Länge des Schwimmkörpers (7) etwa dem doppelten Abstand zwischen zwei Abgriffen entspricht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1743 113.
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1743 113.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 518/280 3. 68 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (6)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1965
- 1965-11-02 DE DE1965E0030407 patent/DE1263333B/de active Pending
-
1966
- 1966-10-21 NL NL6614952A patent/NL6614952A/xx unknown
- 1966-10-26 LU LU52253D patent/LU52253A1/xx unknown
- 1966-10-27 BE BE688949D patent/BE688949A/xx unknown
- 1966-10-27 GB GB4827666D patent/GB1158138A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LU52253A1 (de) | 1966-12-28 |
NL6614952A (de) | 1967-05-03 |
GB1158138A (en) | 1969-07-16 |
BE688949A (de) | 1967-03-31 |
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