DE1287811C2

DE1287811C2 -

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Publication number: DE1287811C2
Application number: DE1962F0037248
Authority: DE
Priority date: 1962-07-06
Filing date: 1962-07-06
Publication date: 1969-09-18
Also published as: DE1287811B

Description

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Es ist bereits bekannt, den Füllgrad von Tanks mit Hilfe des akustischen, Echolotes zu messen. Die Anzeige erfolgt bei diesen Geräten entweder durch Registrierung oder durch optische Anzeige mittels einer rotierenden Neonlampe oder auch mittels eines Oszillographen. In vielen Betrieben ist es notwendig, den FUUgrad von Tankanlagen automatisch überwachen zu lassen. Dies hat man bisher meistens mit Hilfe von mechanischen, über Schwimmer bewegte Anzeigeorgane gelöst, die aber in vielen Fällen nicht betriebssicher genug arbeiten. Auch ist es schwierig, eine hohe Meßgenauigkeit in unter Druck stehenden Tanks zu erreichen.It is already known to measure the filling level of tanks with the aid of the acoustic echo sounder. The ad takes place with these devices either by registration or by visual display by means of a rotating neon lamp or by means of an oscilloscope. In many companies it is necessary to have the To have the FUUgrad of tank systems automatically monitored. So far this has mostly been done with the help of mechanical display elements moved by floats are solved, but in many cases they are not operationally reliable work enough. Also, it is difficult to get a high level of measurement accuracy in pressurized To reach tanks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Messung des augenblicklichen Füllstandes eines Behälters dienende Echoloteinrichtung so auszubilden, daß sie auch zur automatischen Überwachung des Füllstandes dienen kann. Unter Überwachung wird dabei verstanden, daß die Erreichung der Extremwerte der Füllung (Tank leer, Tank voll) signalisiert wird und/oder daß mit Erreichen dieser Extremwerte selbsttätig die Zu- und Abflüsse des Behälters gesteuert werden.The invention is based on the object of measuring the instantaneous fill level of a container to train serving echo sounder device so that it can also be used for the automatic monitoring of the Can serve level. Monitoring is understood to mean that the extreme values have been reached the filling (tank empty, tank full) is signaled and / or that when these extreme values are reached the inflows and outflows of the container are controlled automatically.

Ausgehend von einer Echoloteinrichtung zur Messung und Überwachung des Füllgrades eines Behälters mit einem Ultraschall-Sender-Empfänger am Behälter und einer mit diesem zusammenwirkenden Anzeigevorrichtung, bei der das Echo durch einen im Takt der Lotungen bewegten Lichtfleck angezeigt wird, der durch das Echo abgelenkt oder hellgetastet wird, derart, daß die Stelle der Ablenkung oder Helltastung an einer geeichten Skala ablesbar ist, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung zwei Fotozellen aufweist, die im Bereich der Bahn des Lichtflecks, vorzugsweise verstellbar, an Punkten angeordnet sind, welche der minimalen und maximalen Füllhöhe des Behälters entsprechen, und daß der Ausgang der Fotozellen an eine Signal- und/oder Steuereinrichtung angeschlossen ist.Based on an echo sounder device for measuring and monitoring the filling level of a container with an ultrasonic transmitter-receiver on the container and one that interacts with it Display device in which the echo is displayed by a light spot that moves in time with the soundings which is deflected or light-keyed by the echo, such that the location of the deflection or light-keying can be read on a calibrated scale, the invention is characterized in that the display device has two photocells, which are preferably adjustable in the area of the path of the light spot Points are arranged which correspond to the minimum and maximum filling height of the container, and that the output of the photocells is connected to a signal and / or control device.

Wenn mehrere Behälter zu messen bzw. zu überwachen sind, so kann man — abgesehen von den an dem Behälter angeordneten Schwingern — mit einer einzigen Echoloteinrichtung auskommen, wenn ein Mehrfachschalter vorgesehen ist, der einerseits den zu messenden Behälter an die Echoloteinrichtung und andererseits die Fotozellen an die dem Behälter zugeordnete Signal- und/oder Steuereinrichtung anschließt. Derartige Schalter zur wahlweisen Anschaltung einer Meßapparatur an verschiedene Meßobjekte sind bekannt. Der Schalter kann dabei von Hand eingestellt oder auch dauernd durch einen Motor angetrieben werden, so daß die verschiedenen Objekte in zyklischer Wiederholung gemessen werden. Im Falle der Erfindung ergibt sich hier eine Schwierigkeit dann, wenn die Behälter unterschiedliche Form bzw. Füllhöhe haben. Diese Schwierigkeit wird dadurch gelöst, daß außer den bereits erwähnten zwei Fotozellen noch weitere Fotozellen in unterschiedlichen Positionen an der Anzeigevorrichtung vorgesehen sind und der Mehrfachschalter zusätzlich zu seiner Aufgabe der Anschaltung des betreffenden Behälters und der diesem zugeordneten Signal- und/oder Steuereinrichtung, die richtige Auswahl aus den Fotozellen trifft.If several containers are to be measured or monitored, you can - apart from the the tank arranged transducers - get by with a single echo sounder device if a Multiple switch is provided, on the one hand the container to be measured to the echo sounder device and on the other hand, the photocells are connected to the signal and / or control device assigned to the container. Such switches for the optional connection of a measuring apparatus to various test objects are known. The switch can be set by hand or driven continuously by a motor so that the various objects are measured in cyclical repetition. In the event of According to the invention, a problem arises here when the containers have different shapes or shapes. Have fill level. This problem is solved by the fact that in addition to the two photocells already mentioned still further photocells are provided in different positions on the display device and the multiple switch in addition to its task of connecting the relevant container and the signal and / or control device assigned to it, the correct selection from the photocells meets.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung für Behälter unterschiedlicher Füllhöhe ist in der Zeichnung dargestellt.An AusfUhrungsbeispiel the invention for containers of different filling heights is shown in the drawing shown.

The tanks T 1, T 2 etc. to Tn are above the level

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10 eines Schalters an die Echolotanlage 11 anschaltbar. In dieser Echolotanlage werden in üblicherweise Schallimpulse periodisch von Ultraschallsendern/ Empfängern abgestrahlt. Sind die Tanks mit Flüssigkeiten gefüllt, so werden zweckmäßigerweise die Ultraschallsender/Empfänger auf dem Boden des Tanks angebracht, so daß in der Flüssigkeit gelotet werden kann. Bei festen Füllstoffen bringt man zweckmäßigerweise den Schall- oder Ultraschallsender/Empfänger oben im Tank an und lotet außerhalb des Füllstoffes die Höhe der Luftsäule aus. Gleichzeitig mit dem Aussenden der Schallimpulse wird der Leuchtpunkt auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre 12 im angeführten Beispiel von unten nach oben über den Schirm laufend ausgelenkt, so daß ein Leuchtstrich 13 entsteht, der im Nullpunkt der Messung 14 beginnt. Im Augenblick des Echoeinfalls erfolgt in bekannter Weise die Auslenkung des Elektronenstrahls, so daß das Echobild 15 entao steht. Nach der Erfindung soll nun die zur Anzeige benutzte Kathodenstrahlröhre auf der einen Seite mit einer durchsichtigen Skala 16 zum Ablesen der Füllhöhe und auf der anderen Seite mit einer Abdeckplatte 17 versehen sein, in die Fotoelemente 18, 19, as 20 und 21 in Schlitze verschiebbar eingesetzt sind. Den Fotozellen 18,19, 20 und 21 sind Verstärker 22, 23, 24 und 25 nachgeschaltet, aus deren Ausgänge solche Spannungen entnommen werden können, mit denen sich optische Schauzeichen, Relais oder akustische Signale oder Registriereinrichtungen sonstiger Art betätigen lassen. Auf gleicher Achse des Schalters 10 sind weitere Schaltebenen 26, 27, 28 und 29 angebracht. Alle Schaltebenen haben einander zugeordnete Kontakte 1, 2, 3 bis n, und zwar so viele Kontakte, wie Tanks von der Anlage überwacht werden sollen. Die Schleifer 30, 31, 32, 33 und 34 der Schalter sitzen, isoliert voneinander, alle auf einer Achse, die mit Hilfe eines Motors 35 oder auch von Hand z. B. im Uhrzeigersinn betätigt werden kann. Die Schleifer haben eine solche Breite, daß sie bei kontinuierlicher Bewegung des Motors jeweils lange genug auf den einzelnen Kontakten 1, 2 bis /1 verweilen und nur einen sehr kurzen Übergang von dem Kontakt 1 nach 2 bzw. 2 nach 3 usw. bewirken. Zur Überwachung der minimalen und maximalen Füllung jedes Tanks sind Schauzeichen oder Relais vorhanden, die mit MINI, MIN2, MINi bis MINn und MAX\, MAX2, MAX3 bis MAXn bezeichnet sind. Die Anlage nach der Erfindung arbeitet nun folgendermaßen: Der Motor 35 bewegt langsam die auf einer Achse sitzenden fünf Wählschalter.. Stehen die Schleifer in der Stellung 1, so ist z. B. der hohe Tank T 1 angeschlossen. Über die Ebene 10 ist der akustische Sender/Empfänger mit der Echolotanlage 11 verbunden, wodurch auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre das Echobild 15 entsteht. Die Schaltebene 26 schaltet für die minimale Anzeige den Verstärker 23 der Fotozelle 19 ein. Ist der Tank leer, so wird die Fotozelle durch das Echo beleuchtet und das Relais MlN I geschaltet, wodurch der Füllvorgang automatisch eingeleitet wird. Über die Schaltebenen 27 wird der Verstärker 25, der an die Fotozelle 21 geschaltet ist, mit dem Relais MAX 1 verbunden, das in dem Augenblick den Füllvorgang beendet, wenn das Echobild 15 auf die Fotozelle 21 fällt. Wegen der hohen Impulsfolge eines in der Schaltung nach der Erfindung verwendeten Echolotes brauchen die Schleifer des 5fach-Schalters nur wenige Sekunden10 of a switch can be connected to the echo sounder system 11. In this echo sounder system, sound pulses are usually periodically emitted by ultrasonic transmitters / receivers. If the tanks are filled with liquids, the ultrasonic transmitters / receivers are expediently placed on the bottom of the tank so that the liquid can be plumbed. In the case of solid fillers, it is advisable to attach the sonic or ultrasonic transmitter / receiver to the top of the tank and sound out the height of the air column outside the filler. Simultaneously with the emission of the sound impulses, the luminous point on the screen of a cathode ray tube 12 is continuously deflected from bottom to top over the screen in the example given, so that a luminous line 13 is created which begins at the zero point of measurement 14. At the moment the echo arrives, the electron beam is deflected in a known manner, so that the echo image 15 is entao. According to the invention, the cathode ray tube used for display should now be provided on one side with a transparent scale 16 for reading the fill level and on the other side with a cover plate 17 into which photo elements 18, 19, as 20 and 21 are slidably inserted into slots are. The photocells 18, 19, 20 and 21 are followed by amplifiers 22, 23, 24 and 25, from the outputs of which such voltages can be taken with which visual indicators, relays or acoustic signals or recording devices of other types can be operated. On the same axis of the switch 10, further switching levels 26, 27, 28 and 29 are attached. All switching levels have contacts 1, 2, 3 to n assigned to one another, namely as many contacts as there are tanks to be monitored by the system. The grinder 30, 31, 32, 33 and 34 of the switch sit, isolated from each other, all on one axis, which can be operated with the help of a motor 35 or by hand, for. B. can be operated clockwise. The width of the sliders is such that, with continuous movement of the motor, they linger long enough on the individual contacts 1, 2 to / 1 and only cause a very short transition from contact 1 to 2 or 2 to 3, etc. Indicators or relays are available for monitoring the minimum and maximum filling of each tank, which are labeled MINI, MIN2, MINi to MINn and MAX \, MAX2, MAX3 to MAXn . The system according to the invention now works as follows: The motor 35 slowly moves the five selector switches sitting on an axis. B. the high tank T 1 connected. The acoustic transmitter / receiver is connected to the echo sounder system 11 via level 10, as a result of which the echo image 15 is produced on the fluorescent screen of the cathode ray tube. The switching level 26 switches on the amplifier 23 of the photocell 19 for the minimum display. If the tank is empty, the photocell is illuminated by the echo and the relay MIN I is switched, which automatically initiates the filling process. The amplifier 25, which is connected to the photocell 21, is connected via the switching levels 27 to the relay MAX 1, which ends the filling process at the moment when the echo image 15 falls on the photocell 21. Because of the high pulse sequence of an echo sounder used in the circuit according to the invention, the wipers of the 5-way switch only need a few seconds

Claims

to be connected to contacts 1. In position 1, the switching levels 28 and 29 give no contact. If all the sliders are connected to contacts 2, then tank T 2 is checked. In this case the switching levels 26 and 27 give no contact, but the output of the amplifier 22, to which the photocell 18 is connected, is routed to the relay MIN 2 via the switching level and the output of the amplifier 24 via the switching level 29 to relay MA X 2. The photocells check again whether this tank is empty or full and thus automatically control the filling process. As the motor 35 continues to rotate, all existing tanks Ti to Tη are automatically checked. When all sliders have reached the contact η, the scanning of all tanks begins anew. Any number of tanks can be installed at short intervals, e.g. B. be checked again and again every few minutes. The movable photocells are set in such a way that the tanks cannot be completely or completely empty for each tank in the pause between the return of the measurement. The device according to the invention has a particular advantage over the known systems in that the air bubbles that may occur when filling liquids are displayed on the cathode ray tube, but are not effective on the automatic system due to the small echo amplitude. Such air echoes 36 are shown in the figure. If all the tanks to be tested in a tank system have the same shape or the same dimensions, then of course only one photocell for the minimum display and one photocell for the maximum display need be present. In this case, the switching levels 28 and 29 can be omitted. The apparatus can also be designed in such a way that the monitoring not only takes place continuously with the motor 35, but that specific tanks can only be measured by hand at certain intervals. The combination of the optical display on the scale, calibrated directly in meters, with the automatic switching via photocells gives the possibility of constant monitoring of the function of the automatic. A light panel is also expediently available, on which an indicator always lights up when measurements are being taken in the tank in question. With an additional switching level, these display elements can be operated in the simplest possible way. Both crystal transducers and magnetostrictive transducers can be used as transmitters and receivers; The single-hole central fastening known from shipping with the interposition of an elastic material is particularly suitable for this purpose. Also the device brought to the registration, an echo display for reading and for the automatic control of the FUUgrad in connection with a scanning device for many tanks is not limited to the echo display with the help of a cathode ray tube. Rather, an optical display with a radially arranged sufficiently long rotating flash display can be used if the measuring scale is attached to the outer rim and photocells which can be displaced further inward on an arc of a circle are arranged. However, since these motor-driven echo display devices cannot rotate as quickly as desired, the use of a cathode ray tube results in a significantly greater measurement accuracy, i.e. H. Small changes in the filling level can be converted into larger display values by the deflection speed of the cathode ray tube. Patent claims:

1. Echosounder device for measuring and monitoring the FUUgrad of a container with an ultrasonic transmitter-receiver on the container and a display device interacting with this, in which the echo is displayed by a light spot moved in time with the soundings, which is deflected or scanned by the echo , in such a way that the location of the deflection or light key can be read on a calibrated scale, characterized in that the display device (12) has two photocells (19, 21) which are preferably adjustable at points in the area of the path of the light spot , which correspond to the minimum and the maximum filling level of the container (Γ1), and that the output of the photo cells is connected to a signal and / or control device (MINI, MAXI).

2. Device according to claim 1, characterized in that a cathode ray tube (12) shows the echo, the beam of which follows the soundings from bottom to top on the screen a rectilinear rest track (13) writes and the echo (15) writes this track (13) perpendicular to both Pages deflects, and that on one side of the rest lane, parallel to this, the scale (16) and on the other side the photocells (19, 21) are arranged.

3. Echosounder device according to claim 1, characterized in that for displaying the echo an indicator that circulates in time with the soundings and is lightly scanned by the echo serves, and that half of the light of this indicator is used for the echo display on the scale and the other half Half to excite the along the path of the flag, preferably slidably arranged Photocells is used.

4. Echoloteinrichtung according to claim 3, characterized in that the indicator from a glow lamp elongated in the radial direction or from two radially arranged side by side, at the same time excited glow lamps and that one half or glow lamp to display the echo on the scale and the other to illuminate the photocells.

5. echo sounder device according to claim 1 to 4, characterized in that the control device Solenoid valves operated, which control the inflow and outflow of the container.

6. Device for measuring and monitoring the degree of filling of several containers with an echo sounder device according to claim 1, characterized by a manually adjustable or permanently rotating multiple switch (30, 31, 32), which is known to the ultrasonic transmitter-receiver of the respective container ( Tl, T2, ... Tn) of the display device (12) and the photocells (19,

21) is assigned to the respective signal and / or control device of the container (MINI, MAXi, MIN2, MAXI ... MlNn, MAXn) .

7. Device according to claim 1 and 6, characterized in that in addition to the said s two photocells (19, 21) further photocells (18,

20) are provided in positions in the display device (12) that differ from the first-mentioned cells and that the multiple switch (31, 32, 33, 34) known per se selects the cells corresponding to the container to be measured (Γ 1, T 2).

1 sheet of drawings