DE1264812B

DE1264812B - Schaltungsanordnung zur Kennzeichnung eines Fluessigkeitsstandes in einem Behaelter

Info

Publication number: DE1264812B
Application number: DE1963S0088575
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-12-05
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1968-03-28

Description

Schaltungsanordnung zur Kennzeichnung eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kennzeichnung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter unter Verwendung von in die Flüssigkeit hineinragenden Elektroden, wobei der sich zwischen den Elektroden jeweils ausbildende Widerstand ein Brückenglied einer wechselstromgespeisten Wheatstoneschen Brücke bildet, deren Ausgangsspannung mit einer Bezugsspannung hinsichtlich der Phasenlage in einer gesteuerten Gleichrichteranordnung verglichen wird, die bei Erreichen der vorgegebenen Füllhöhe eine Gleichspannung mit einer solchen aus dem Phasenvergleich sich ergebenden Polarität liefert, daß eine Beeinflussung eines die Füllhöhe kennzeichnenden Schaltmittels erfolgt.
Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art wird hierzu in dem Brückenzweig, der demjenigen Brückenzweig benachbart ist, der den zwischen den Elektroden sich ausbildenden Widerstand aufweist, ein Festwiderstand verwendet.
Um eine einwandfreie Arbeitsweise einer solchen Schaltungsanordnung bei Flüssigkeiten abweichender Leitfähigkeit (z. 13. Milch mit verschiedenem Fettgehalt oder unterschiedlicher Temperatur oder Flüssigkeiten verschiedener Art) zu gewährleisten, muß an Stelle des Festwiderstandes ein gemäß der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit einstellbarer Widerstand verwendet werden. Das bedeutet in der Praxis, daß die Leitfähigkeit festgestellt werden muß und danach der Widerstand einzustellen ist.
Ferner ist eine Schaltungseinrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitsstandes in Behältern bekannt, bei der zwei Elektroden verwendet werden; von den beiden Elektroden steht die eine ständig mit der Flüssigkeit in Verbindung, während die andere in der Höhe des zu überwachenden Flüssigkeitsstandes angeordnet ist.
Mit der bekannten Einrichtung wird die Leitfähigkeit des zwischen den Elektroden befindlichen Mediums gemessen, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß die Leitfähigkeit des zwischen den Elektroden befindlichen Mediums eine Änderung erfährt, wenn sich der Flüssigkeitsstand verändert. Die dabei auftretende Widerstandsänderung wird beispielsweise mittels einer Meßbrücke erfaßt und zur Regelung des Flüssigkeitsstandes herangezogen. Eine derartige Einrichtung ist jedoch in hohem Maß von der Leitfähgikeit der Flüssigkeit abhängig.
Die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen lassen sich vermeiden, wenn gemäß der Erfindung eine selbsttätige Berücksichtigung (Auskompensation) der jeweiligen Leitfähigkeit dadurch erfolgt, daß außer den Elektroden, von denen in an sich bekannter Weise eine dauernd mit der Flüssig- keit in Verbindung steht, während die andere Elektrode in der Höhe des zu überwachenden Flüssigkeitsstandes angeordnet ist, eine weitere Elektrode in die Flüssigkeit hineinragt, zwischen der und der dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Elektrode sich ein weiterer, ein Brückenglied im benachbarten Zweig der Wheatstoneschen Brücke bildender Widerstand ausbildet, der sich in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit in gleichem Maß wie der Widerstand zwischen den erstgenannten Elektroden in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit ändert, so daß der Einfluß der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit auf die Ausgangsspannung auskompensiert wird.
In der Fig. list ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung gezeigt.
In die sich in der metallenen Rohrleitung 11 befindliche Flüssigkeit ragen die Elektroden 1 und 2 sowie die weitere Elektrode V hinein. Die Elektrode 1 steht dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung, während die Elektroden 2 und V austauchen können Die Elektroden bilden mit weiteren Widerständen eine Wheatstonesche Brücke, die in der F i g. 2 mit den Brückenzweigen I bis IV dargestellt ist. Zwischen den Elektroden 1 und 2 bildet sich in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand ein entsprechender Widerstand (1-2) aus. Solange die Elektroden V und 2 eintauchen, sind die sich zwischen den Elektroden 1 und 2 sowie zwischen den Elektroden 1 und V ausbildenden Widerstände (1-2) bzw. (174) auch von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit abhängig.
Demzufolge wird die Leitfähigkeit der jeweils eingefüllten Flüssigkeit selbsttätig auskompensiert. Somit tritt unabhängig von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit erst bei Austauchen der Elektrode 2 eine Beeinflussung der Ausgangsspannung Uw der Wheatstoneschen Brücke Bw ein. Die Speisung der Brücke Bw erfolgt über den Transformator Tr, der primärseitig zur Umschaltung von 110 auf 220 V Netzspannung aus den Wicklungen w1 und w2 aufgebaut ist, und der auf der Sekundärseite drei Wicklungen W3, w4 und w5 besitzt, von denen w5 zur Speisung der Brückenschaltung Bw verwendet wird. Die Ausgangswechselspannung Uw der Wheatstoneschen Brücke wird der hier als Ringmodulator bekannter Art ausgebildeten Gleichrichteranordnung G zugeführt, die ihren Steuerstrom von der Wicklung w4 des Transformators Tr erhält. Die Brücke Bw ist so abgestimmt, daß z. B. bei einer Widerstandsdifferenz zwischen dem sich zwischen den Elektroden 1 und 2 (1-2) sowie dem sich zwischen den Elektroden 1 und V (V-1) ausbildenden Widerstand <5 Q die der Gleichrichteranordnung G zugeführten Spannungen (Ausgangsspannung, Stene-rspannung) gleiche Phasen] age aufweisen, so daß an den Mittelanzapfungen der Drosseln Drl und Dr2 eine Gleichspannung mit der in Fig. 1 angegebenen Polarität (K1: -, K2: +) abgegriffen wird. Diese Gleichspannung wird einem Nullindikator N zugeführt, der bei der an den Klemmen K1 und K2 gezeigten Polarität das zur Kennzeichnung des Flüssigkeitsstandes verwendete Schaltmittel A unbeeinflußt läßt. Die Betriebsgleichspannung des Nullindikators N wird aus der in der Sekundärwicklung w3 des Transformators Tr induzierten Wechselspannung gewonnen, die in dem Brückengleichrichter Gr gleichgerichtet wird. Nach Glättung mittels des Siebkondensators C, und nach Symmetrierung durch die Widerstände Rx und R6 wird die gleichgerichtete Spannung zur Gleichspannungsversorgung des Nullindikators N verwendet.
Wird Flüssigkeit, z. B. Milch, eingeschüttet, so daß sich hierdurch eine Widerstandsdifferenz zwischen dem sich zwischen den Elektroden 1 und 2 (1-2) bzw. zwsichen den Elektroden 1 und V (V-1) ausbildenden Widerstand > 5 Q ausbildet, so erfährt die Brückenausgangswechselspannung Uw eine Phasendrehung um 1800, so daß bei diesem Phasenunterschied zwischen den an die Gleichrichteranordnung G angelegten Spannungen die Gleichspannung an den Klemmen Kl und K2 entgegengesetzte Polarität aufweist, wodurch der Nullindikator N derart gesteuert wird, daß ein sicheres Arbeiten des Schaltmittels A eintritt. Dadurch wird in einer in der Fig.3 als Beispiel gezeigten Anlage die Pumpe 5 über den Kontakta, angelassen; der Pumpvorgang dauert so lange, bis bei Erreichen der vor dem Einschütten der Flüssigkeit eingestellten Marke 10 wieder eine Verkleinerung der Widerstandsdifferenz eintritt, so daß die Ausgangswechselspannung Uw keinen Phasenunterschied aufweist, also an den Klemmen K und K2 wieder eine Spannung der angezeigten Polarität vorliegt, so daß das Schaltmittel A aberregt wird und den Pumpvorgang durch Öffnen des Kontaktes al beendet. Die Betätigung des Kontaktes a2 dient zur Betätigung des Ventils in der Rohrleitung7 mittels des Magneten 6. Über die Rohrleitung 7 erfolgt eine Füllung des Sammelbehälters 8, die von dem Zähler 9 zwecks Verrechnung gemessen wird.
Wie die F i g. 2 zeigt, liegt im Brückenzweig III der einstellbare Widerstand R4. Dieser dient dazu, die Verstimmung der Wheatstoneschen Brücke genau bei Austauchen der Elektrode 2 aus der Flüssigkeit zu veranlassen. Der sich zwischen den Elektroden 1 und 2 ausbildende Widerstand erhöht sich infolge des absinkenden Flüssigkeitsspiegels langsam. Beim Aus- tauchen der Elektrode 2 steigt der Widerstand (1-2) schnell an. Um die Genauigkeit des Abschaltens zu erreichen, wird durch den Widerstand R4 die Abschaltstelle an die Stelle gelegt, an der sich der Widerstand schnell ändert (Austauchen der Elektrode).
Zu dem sich zwischen der weiteren Elektrode V und der dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Elektrode 1 in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit sich ausbildenden Widerstand ist der Widerstand R5 parallel geschaltet.
Dieser veranlaßt, sofern außer der Elektrode 2 auch die weitere Elektrode V aus der Flüssigkeit austaucht, z. B. bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels bei undichtem Behälter, bei Herausnahme der Elektroden zwecks Reinigung der Anlage und sonstigen Störungen, durch Aufrechterhaltung der Brückenverstimmung die Abschaltung der Pumpe 5.
Die sonst noch vorhandenen Widerstände R2 und R3 dienen zur Brückenbildung, während R9 zum Abgleichen dient.
Es ist vorteilhaft, die weitere Elektrode V aus korrosionsfestem Material, z. B. Tantal oder Platin, herzustellen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Kennzeichnung eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter unter Verwendung von in die Flüssigkeit hineinragenden Elektroden, zwischen denen sich in Abhängigkeit von der Füllhöhe ein entsprechender Widerstand ausbildet, der ein Brückenglied einer wechselstromgespeisten Wheatstoneschen Brücke bildet, deren Ausgangsspannung mit einer Bezugsspannung hinsichtlich der Phasenlage in einer gesteuerten Gleichrichteranordnung (z. B. Ringmodulator) verglichen wird, die bei Erreichen der vorgegebenen Füllhöhe eine Gleichspannung mit einer solchen aus dem Phasenvergleich sich ergebenden Polarität liefert, daß eine die Beeinflussung eines die Füllhöhe kennzeichnenden Schaltmittels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Elektroden, von denen in an sich bekannter Weise eine dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung steht, während die andere Elektrode in der Höhe des zu überwachenden Flüssigkeitsstandes angeordnet ist, eine weitere Elektrode (V) in die Flüssigkeit hineinragt, zwischen der (V) und der dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Elektrode (1) sich ein weiterer, ein Brückenglied im benachbarten Zweig der Wheatstoneschen Brücke bildender Widerstand ausbildet, der sich in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit in gleichem Maß wie der Widerstand zwischen den erstgenannten Elektroden (1, 2) in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit ändert, so daß der Einfluß der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit auf die Ausgangsspannung (Uw) auskompensiert wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des vorgegebenen Flüssigkeitsstandes die nicht dauernd hineinragende Elektrode (2) durch Austauchen aus der Flüssigkeit die Wheatstonesche Brücke so verstimmt, daß das Schaltmittel (A) eine diesen Flüssigkeitsstand herbeiführende Pumpe abschaltet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem Zweig der Wheatstoneschen Brücke liegender, einstellbarer Widerstand (R4) die Verstimmung der Wheatstoneschen Brücke genau bei Austauchen der Elektrode (2) aus der Flüssigkeit veranlaßt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Widerstand(R8) zu dem sich zwischen der weiteren Elektrode (V) und der dauernd mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Elektrode (1) in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der jeweiligen Flüssigkeit sich ausbildenden Widerstand parallel geschaltet ist, der, sofern auch die weitere Elektrode (V) aus der Flüssigkeit austaucht (z. B. infolge Störung, Reinigung der Anlage), durch Aufrechterhaltung der Brückenverstimmung eine Abschaltung der Pumpe veranlaßt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1061533; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1839 262.