DE1773815B2 - Vorrichtung zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur] Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füll stands in einem Behälter mit einer Sonde mit wenig stens einem in den Behälter ragenden Schwingstab, derj an einem Ende eingespannt ist und dessen freies Ende^ auf der Höhe des vorbestimmten Füllstands liegt einem von einer Wechselspannung erregten ersten elektromechanischen Wandler, der so angebracht ist, daß er jeden Schwingstab in eine mechanische Biegeschwingung versetzt, einem zweiten elektromechanischen Wandler, der so angebracht ist, daß er die mechanischen Biegeschwingungen ir, elektrische Signale umwandelt, deren Amplitude von der Schwingungsamplitude abhängt, und mit einer Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder Schaltvorgängen in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des zweiten elek tromechanischen Wandlers.

Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere dort verwendet, wo die sonst üblichen kapazitiven Füllstandsmeßgeräte wegen der niedrigen Dielektrizitäts konstante des Füllguts nicht angewendet werden können. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß die Schwingungsamplilude der von dem ersten elektromechanischen Wandler erzeugten Biegeschwingungen verhältnismäßig groß ist, solange sich der Schwingstab in Luft befindet, während die Schwingung stark ge dämpft wird, sobald der Schwingstab in das Füllgut eintaucht. Die unterschiedlichen Schwingungsamplituden werden durch die von dem zweiten elektromechanischen Wandler erzeugten elektrischen Signale angezeigt, die zur Auslösung von Anzeige- und/oder Schaltvorgängen ausgenutzt werden können.

Bei einer aus der DT-PS 623 103 bekannten Vorrichtung der eingangs angegebenen Art wird dem ersten elektromechanischen Wandler eine Wechselspannung fester Frequenz, beispielsweise der Netzfrequenz, zugeführt, wobei die Eigenresonanzfrequenz des mechanischen schwingungsfähigen Systems möglichst genau mit dieser Frequenz übereinstimmt.

Aus der GB-PS 1 013 186 ist es bei einer Vorrichtung dieser Art auch bekannt, zusätzlich einen Verstärker vorzusehen, der die beiden elektromechanischen Wandler derart verbindet, daß er die mechanischen Biegeschwingungen durch Selbsterregung bei der Eigenfrequenz des Schwingungsxystems aufrechterhält.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen enthält das mechanische Schwingsystem einen einzigen Schwingstab. Dadurch entsteht folgendes Problern: Wenn der einzige Schwingstab in Schwingungen versetzt wird, übt er beträchtliche wechselnde Kräfte auf die Einspannvorrichtung aus, die sich bei Biegeschwingungen in Form eines Gegendrehmomenls äußern und von der Einspannvorrichtung aufgenommen werden müssen. Die Einspannvorrichtung für den Schwingstab muß daher eine solche Masse besitzen und so unbelastet sein, daß sie die-

;ts Gegendrehmoment aufnehmen kann. Die Masse ier Einspannvorrichtung muß daher um mehrere Größenordnungen größer als die Masse des Schwingstabs selbst sein. Wenn die Masse der Einspannung kleiner ist, schwingt sie mit, wodurch Energie vernichtet wird. Dies wirkt sich als Dämpfung des ganzen Systems aus und hat eine beträchtliche Verringerung der Empfindlichkeit des Systems zur Folge.

Aus der US. PS 3 133 442 ist andererseits eine Füllstandsmeßvorrichtung bekannt, bei der zwei schwingende Elemente, wie Drähte, Bänder, Ketten, leichte Stäbe usw. verwendet werden, die parallel in gegensinnige Biege- oder Längsschwingungen versetzt werden. Hierbei handelt es sich aber um eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Füllstandsmessung, und aus diesem Grund erstrecken sich die schwingenden Elemente über die ganze Höhe des Behälters, und sie sind an beiden Enden einges '.nnt. Das Füllgut bedeckt stets den unteren Teil der schwingenden Elemente, so daß die Grenzfläche zwischen Füllgut und Luft als weitere Einspannstelle wirkt, an der die Schwingungen mit Phasensprung reflektiert werden. Dadurch ändert sich die Eigenfrequenz der schwingendf ~ Elemente in Abhängigkeit von dem Füllstand, und das Meßprinzip beruht darauf, die Schwingungsfrequenz zu messen und als Maß für den Füllstand anzuzeigen. Wegen der beidseitigen Einspannung der schwingenden Elemente besteht hierbei nicht das Problem der Aufnahme eines Gegendrehmoments durch die Einspannung; durch die gegenphasige Erregung der schwingenden Elemente soll vielmehr erreicht werden, daß gewisse Störerscheinungen beseitigt werden.

In der US-PS 3 085 168 ist schließlich ein Stimmgabeloszillator beschrieben, bei dem eine Stimmgabel als frequenzbestimmendes Glied in einem Rückkopplungskrcis liegt, der eine Erregungsspule für die elektromagnetische Erregung der Stimmschwingungen, eine Abtastspule für die Abtastung der Stimmgabelschwingungen sowie einen Verstärker enthält, dessen Eingang mit der Abtastspule verbunden ist und dessen Ausgang die Erregungsspule speist. Die Stimmgabel besteht in der üblichen Weise aus einem U-förmig gebogenen flachen Metallband, dessen beide Schenkel in gegenphasige Biegeschwingungen versetzt werden; sie ist am Scheitelpunkt der Biegung, also an einem Schwingungsknoten, an einem Sockel befestigt. Infoige dieser Art der Befestigung werden praktisch keine Schwingungskräfte auf den Träger der Stimmgabel übertragen; diese Befestigungsart ist möglich, weil es sich bei einer frequenzbestimmenden Schwinggabel um ein verhältnismäßig kleines und leichtes Gebilde handelt, bei dem nur eine geringe Schwingungsenergie auftritt.

Dagegen sind für die Füllstandsüberwachung in Behältern nach dem zuvor geschilderten Prinzip einseitig eingespannte Schwingstäbe von ziemlich großen Abmessungen erforderlich, in denen beträchtliche Schwingungsenergien auftreten, so daß sie beträchtliche Kräfte auf die Einspannvorrichtung ausüben.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs angegebenen An, die bei leichtem und billigem Aufbau der Einspannvorrichtung eine gute Empfindlichkeil aufweist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwei Schwingstäbe vorgesehen sind, und daß der eiste elektromechanisch^ Wandler so angebracht ist, daß er die beiden Schwingstäbc pan:!Iel in gegensinnige Biegeschwingungen versetzt.

Die Verwendung von zwei Schwingstuben ergibt hei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wirkung, daß sich die von den beiden Schwingstäben erzeugten Gegendrehmomente gegenseitig aufheben, so daß keine Energie durch auf die Einspannvorrichtung übertrage-S ne Schwingungen verlorengeht. Die Einspannvorrichtung kann dabei verhältnismäßig leicht und billig aufgebaut sein.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Schwingstäbe mit dem einen Ende an

ίο einer Membran befestigt und durch die elektromechanischen Wandler tragende Brücken miteinander verbunden. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Ansführungsforrn besteht darin, daß die beiden Schwingstäbe durch zwei mechanisch voneinander entkoppelte Brükken miteinander verbunden sind, und daß jede der beiden Br'—.ken mit einem der elektromechanischen Wandler gekoppelt ist.

In diesem Fall besteht vorzugsweise jede der Brükken aus einem auf der Membran aufliegenden Joch und

ία einem das Joch überspaiir.enden Bügel, wobei ein piezoelektrisches Element zwischen den Bügel und das Joch eingespannt ist.

Eine andere Ausgestaltungsform der Erfindung besteht darin, daß jeder der beiden Schwingstäbe am

»5 einen Ende an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen gelagert ist. daß zwischen den beiden Lagerstellen an jedem der beiden Schwingstäbe ein magnetisierbarer Anker angebracht ist, und daß der erste elektromechanische Wandler eine auf die Anker einwirkende Magnetspule ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A von F i g. 1,
F i g. 3 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der Vorrichtung von F i g. 1 und 2

F i g. 4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der Vorrichtung von F i g. 5.

Die in F i g. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung enthält zwei flache Schwingstäbe 1 aus nichtrostendem Stahl, die in der Zeichnung stark verkürzt dargestellt sind, wie durch die Bruchstelle angedeutet ist. Die Schwingstäbe 1 sind parallel im Abstand voneinander am einen Ende an einer Membran 2 befestigt, welche das untere Ende eines mit einem Außengewinde versehenen rohrförmigen Gehäuses 3 verschließt. Das Gehäuse 3 ist in die Gewindeöffnung einer Wand 20 des Behälters eingeschraubt, dessen Füllstand durch die Vorrichtung festgestellt werden soll.

Die Stäbe 1 sind durch zwei parallel nebeneinanderliegende ]oche 4. 5 und zwei die loche überspannende Bügel 6, 7 miteinander verbunden. Die Joche sind bei dem dargestellten Beispiel an die Membran 2 angeformt. In den Zwischenraum zwischen dem Jo^h 4 und dem Bügel 6 bzw. dem Joch 5 und dem Bügel 7 liegt jeweils ein piezoelektrisches Element 8 bzw. 9, das durch Schrauben 10 fest zwischen Bügel und Joch eingespannt ist. Jedes piezoelektrische Element 8 bzw. 9 besteht aus einem Paar piezoelektrischer Keramik· scheiben, die beidseitig mit einem Süberbelag versehen sind. An den in der Mitte aufeirKinderlicgcnden Silberbelügen ist jeweils eine Elektrode Ii bzw. 12 angebracht, während die außenlicgenden Silberbeläge in elektrischem Kontakt mit der vom joch bzw. dem Bügel gebildeten elektrischen Masse siehen, die am Kon-

takt 19 (F i g. 3) angeschlossen ist.

Das vom Joch 4, dem Bügel und dem piezoelektrischen Element 8 gebildete erste elekiromechanische Wandlersystem ist von dem vom Joch 5, dem Bügel 7 und dem piezoelektrischen Element 9 gebildeten zweiten elektromechanischen Wandlersystem durch den dazwischenliegenden Zwischenraum 13 mechanisch so entkoppelt, daß Kräfte oder Schwingungen von dem einen Wandle.-system auf das andere Wandlersystem nicht direkt, sondern nur über die Membran 2 bzw. die damit verbundenen Schwingstäbe I übertragen werden können. Ebenso ist die Membran 2 gegen das Gehäuse 3 mechanisch durch einen ringförmigen Einschnitt 14 entkoppelt.

Am freien Ende verjüngen sich die Schwingstäbe 1 Uiid sie laufen in einem dünneren, schaufeiförmigen Absatz 15 aus.

F i g. 3 zeigt das elektrische Schaltschema der beschriebenen Vorrichtung. Die Elektrode 12 des piezoelektrischen Elements 9 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 16 verbunden, an dessen Ausgang die Elektrode If des piezoelektrischen Elements 8 angeschlossen ist. Außerdem ist an den Ausgang des Verstärkers 16 ein Schwellwertdiskriminator 17 angeschlossen, der ein Relais 18 steuert

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die piezoelektrischen Keramikscheiben jedes elektromechanischen Wandlers sind praktisch parallel und mechanisch in Serie geschaltet. Wenn an das piezoelektrische Element 8 eine Wechselspannung angelegt wird, so entsteht eine Art Kolbenbewegung, welche eine Durchbiegung des Jochs 4 zur Folge hat. Dadurch werden die Stäbe 1 in gegensinnige Biegeschwingungen versetzt. Diese Biegeschwingungen verursachen wiederum eine Durchbiegung des Jochs 5. wodurch auf das piezoelektrische Element 9 wechselnde Drücke ausgeübt werden, die an der Elektrode 12 eine elektrische Wechselspannung hervorrufen, welche die gleiche Frequenz wie die mechanischen Schwingungen der Schwingstäbe 1 hat. Diese Wechselspannung wird dem Eingang des Verstärkers 16 zugeführt, von diesem verstärkt und dann wiederum an das piezoelektrische Element 8 angelegt. Die Schwingstäbe 1 werden daher mit einer Wechselspannung erregt, deren Frequenz genau der Eigenresonanzfrequenz des in erster Linie von den Schwingstäben 1, der Membran 2, dem Gehäuse 3 und den Jochen 4 und 5 gebildeten mechanisch schwingenden Systems entspricht. Wenn sich diese Eigenresonanzfrequenz ändert, folgt auch die Frequenz der Erregungsspannung genau dieser Änderung, vorausgesetzt, daß die Bandbreite des Verstärkers 16 diesen Änderungsbereich umfaßt. Das System erregt sich praktisch stets von selbst, sobald der Verstärker 16 eingeschaltet ist, weil selbst kleinste Schwingungen der Stäbe 1, die bei einem schwingungsfähigen Gebilde sehr hoher Güte immer vorhanden sind, wenn die Stäbe ungedämpft sind, am Eingang des Verstärkers 16 eine Wechselspannung hervorrufen, die zur Selbsterregung ausreicht. Das ganze mechanisch-elektrische System schaukelt sich in kurzer Zeit auf, bis der Verstärker 16 gesättigt ist und keine höhere Ausgangswechselspannung liefern kann. Dann ist ein stationärer Zustand eingetreten, und die Stäbe 1 schwingen mit einer Amplitude, die von der mechanischen Güte des Systems und von der vorn Verstärker 16 gelieferten Energie abhängt. Es tritt dann ein Gleichgewichtszustand zwischen der vom Verstärker gelieferten Energie und der im schwingungsfähigen Gebilde und seiner Einspannung verbrauchten Energie ein.

Die Eigenresonanzfrequenz des Systems ist dabei ii

erster Linie durch die Länge L der Schwingstäbe, dei Querschnitt der Schwingstäbe und damit die Verteiluti)

der Masse sowie durch die Rückstellkraft der Membrai 2 und der Joche 4,5 bestimmt.

Sobald die Schwingstäbe ) durch Eintauchen in eil dämpfendes Medium, z. B. eine Flüssigkeit oder eil Kunstsioffpulver gedämpft werden, wird die Amplitudi

ίο der mechanischen Schwingungen kleiner, wodurch siel auch die dem Verstärker 16 zugeführte Eingangsspan nung verringert. Dies hat wiederum eine Verringerung der dem erregenden elektromechanischen Wandler zu geführten Energie zur Folge, so daß sich die Anord nung in kurzer Zeit entregl. Dabei wird auch die Aus gangsspannung des Verstärkers kleiner und schließlicl zu Null. Der an den Verstärker angeschlossem Schwellwertdiskriminator 17 spricht beim Unterschrei ten eines bestimmten Spannungswertes an und bring

ao das Relais 18 zum Umschalten. Dadurch wird ange

zeigt, daß der Füllstand im Behälter eine flöhe erreich hat, bei welcher die Schwingstäbe 1 in das Füllgut ein

tauchen.

Wenn der Füllstand im Behälter abnimmt, werder

as die Stäbe 1 wieder freigegeben. Dadurch kann sich da« crhwingungsfähige System wieder erregen, und sobalc die Ausgangsspannung des Verstärkers 16 wieder einer vorgegebenen Wert überschreitet, bringt der Schwellwert-Diskriminator 17 das Relais 13 wieder in die erste Stellung, wodurch das Unterschreiten des zu überwachenden Füllstandes angezeigt wird. Das Relais if kann natürlich auch zur Steuerung und Auslösung be stimmter Arbeitsgänge benutzt werden, durch die c; beispielsweise möglich ist, automatisch den zu überv-a chenden Füllstand konstant zu halten.

Die beschriebene Vorrichtung wird also stets ',im einer Wechselspannung erregt, deren Frequenz genau mit der jeweils bestehenden Eigenresonanzfrequen/ des mechanischen Schwingungssystems ubereinstimrM

so daß ein optimaler Betrieb gewährleistet ist. Fen¹ gungsstreuungen, die in einer Serienfertigung imino vorhanden sind und etwas verschiedene Resonan/fre quenzen der einzelnen Stücke ~rgeben, haben auf d-v Funktionieren des Geräts keinen nachteiligen tinP;)!i-

Ebenso bleiben Veränderungen der Resonanzfrequenz auf Grund wechselnder Einflüsse während des Betriebs ohne Nachteil.

Die Übertragung von Schwingungsenergie auf die Einspannvorrichtung und auf die Behälterwand wird

durch die weitgehende mechanische Entkopplung vermieden, welche durch den ringförmigen Einstich 14 zwischen der Membran 2 und dem rohrförmigen Gc häuse 3 erzielt wird. Außerdem kann durch ein günsti ges Verhältnis zwischen dem Durchmesser des rohrför

migen Gehäuses 3 und dem Abstand der Schwingstäbe 1 (Länge der Joche 4, 5) erreicht werden, daß die Schwingungsknoten oder Nullpunkte des schwingungsfähigen Systems an einer günstigen Stelle liegen, so daG auf das rohrförmige Gehäuse 3 nur ein unschädlicher

Teil der Schwingungsenergie übertragen wird.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Feststellung des Füllstands von leichten Schüttgütern, wie Pulvern und Stäuben. Diese können auch dann gemessen werden, wenn die Schwingstäbe 1

über ihre ganze Länge mit gleichmäßigem Querschnitt und gleichbleibender Breite ausgeführt sind. Dagegen würde bei der Füllstandsmessung einer Flüssigkeit in diesem Fall zwischen den Schwingstäben eine stehende

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Welle gebildet, so daß die auf die Flüssigkeit übertragene Schwingungsenergie wieder auf das, System zurüekreflekliert würde, so daß im Endeffekt nicht genügend Energie absorbiert wird, um Jas System genügend zu dampfen. Eine Besserung kann dadurch erreicht werden, daß Löcher in das Ireie Ende der Schwingstäbe gebohrt werden. Dadurch wird beim Schwingen der Schwingstäbe ein FlüssigkeitSEUStausch durch die Löcher erreicht, so daß durch die Reibung an den Kanten und die dadurch entstehende Wirbelbildung Energie entzogen wird. Noch besser arbeitel in diesem Fall die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform mit den ain den Enden der Stäbe angebrachten breiteren und dünneren Schaufelteilen 15. Dadurch ergibt sich beim Schwingen der Schwingstäbe der Effekt, daß die nicht mehr so starren Schwingstäbe eine teilweise gegenläufige Bewegung zur Schwingbewegung ausführen (Schwimmflossenbewegung), die zur Folge hat, daß sich längs der »Flossen« eine verwirbelte Strömung aufbaut, in der genügend Energie verbraucht wird, daß die ao Schwingstäbe beim Eintauchen stark gedämpft werden. Durch den »Schwimmflosseneffekt« wird ferner verhindert, daß sich zwischen den Schwingstäben eine stehende Welle bildet.

Die gegenseitige mechanische Entkopplung der bei- »5 den elektromechanischen Wandler durch den Zwischenraum 13 ist notwendig, um zu verhindern, daß Schwingungsenergie unmittelbar von dem piezoelektri sehen Element 8 auf das piezoelektrische Element 9 übertragen wird, in diesem Fall würde das System über den Verstärker als Bindeglied nicht auf der mechanischen Resonanzfrequenz der Schwingstäbe 1, sondern auf einer höheren Frequenz, z. B. der des rohrförmigen Gehäuses 3 und der Membran 2 schwingen.

Bei der in F 1 g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind wiederum zwei Schwingstäbe 21 vorhanden, die in gleicher Weise wie die Schwingstäbe bei der Ausführungsform von F i g. 1 bis 3 ausgebildet sein können. Dagegen sind die Einspannvorrichtung und das Erregungssystem in anderer Weise ausgeführt. Die Einspannvorrichtung besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 23, das am unteren Ende durch eine Membran 22 verschlossen ist. Im Inneren de.. Gehäuses ist ein Haltekörper 24 angebracht. Die Schwingsiäbe 21 sind wieder starr mit der Membran 22 verbunden, ragen aber über *₅ diese hinaus um eine beträchtliche Strecke durch das hohle Innere des Haltekörpers 24 nach oben und sind mit ihren oberen Enden an einer Querwand 25 befestigt, jeder der beiden Stäbe 21 ist somit an zwei in Abstand voneinander liegenden Stellen zu der Mer.ibran 22 und in der Wand 24 gelagert. In der Mitte zwischen diesen beiden Lagerstellen ist ai: jedem Schwingstab 21 ein stabförmiges Ankerteil 26 aus Weicheisen befestigt. Die Ankerteile 26 sind fast über ihre ganze Länge von einer elektromagnetischen Spule 27 umgeben, an deren beiden Stirnseiten ringförmige Magnetjoche 78 und 29 angebracht sind. Die Magnetjoche 28 und 29 bilden zusammen mit dem magnetisierbaren Material des Gehäusemantels 23 einen die Spule 27 umgebenden äußeren Magnetkreis.

Oberhalb der Membran 22 ist in dem H.iltekörper 24 ein erweiterter Hohlraum 30 vorhanden, und in diesem Hohlraum ist zwischen den beiden Schwingstäben 21 auf der Membran 22 ein piezoelektrisches Element 31 befestigt, beispielsweise mit Hilfe einer Kunststoffmasse 32 aufgeklebt. Die beiden Elektroden des piezoelektrischen Elements 31 sind über Leitungen 33 mit einem als Impedanzanpassungsglied ausgebildeten Vorverstärker 34 verbunden, der in einem am oberen Ende des Haltekörpers 24 vorhandenen Hohlraum 35 untergebracht ist. Der Vorverstärker 34 ist über die Adern 36 eines Kabels 37 mit dem Eingang eines außerhalb des Gehäuses angebrachten Vorverstärkers 38 verbunden, an dessen Ausgang über weitere Kabeladern 39 die elektromagnetische Spule 27 angeschlossen ist.

Der Verstärker 38 ist so ausgebildet, daß er der elektromagnetischen Spule 27 Gleichstromimpulse zuführt. Das dadurch entstehende wechselnde Magnetfeld ergibt die Wirkung, daß sich die Weicheisenanker 26 ähnlich dem Prinzip eines Weicheiseninstruments auf Grund der gleichen Polung gegenseitig abstoßen. Dadurch wird auf die zwischen den beiden Lagerstellen befindlichen Teile der Schwingstäbe 21 eine radial nach außen gerichtete Kraft ausgeübt. Wenn die der Spule 27 zugeführten Gleichstromimpulse die gleiche Frequenz wie die Eigenresonanzfrequenz der Schwingstäbe haben, werden die Schwingstäbe zu Eigenschwingungen angeregt. Bei dieser Schwingimgsbewegung verursachen die Schwingstäbe Durchbiegungen der Membran 22, wodurcn an den Klemmen des piezoelektrischen Elements 31 eine Wechselspannung hervorgerufen wird, deren Frequenz wiederum mit der Eigenresonanzfrequenz des mechanischen Schwingsystems übereinstimmt. Diese elektrische Wechselspannung wird über den Vorverstärker 34 dem Eingang des Verstärkers 38 zugeführt, so daß eine selbsterregende Rückkopplung besteht, weiche die Schwingsläbe 21 zu Schwingungen mit einer durch das System bedingten Höchstamplitude anregt, solange die Sehv/ingstäbe nicht gedämpft werden.

Die Schwingungen verschwinden, sobald die Schwingsiebe 21 in ein Füllgut eintauchen. Das Aussetzen ac- Schwingungen wird am Ausgang des Verstärkers 38 in gleicher Weise wie bei der Anordnung von F i g. 3 durch einen Schwellwerk Diskriminator festgestellt

Auch dieses System arbeitet stets mit der Eigenresonanzfrequenz der Schwingstäbe 21, selbst wenn sich die Eigenresonanzfrequenz ändert, solange der Änderungsbereich innerhalb der Bandbreite des Verstärkers 38 liegt. Die Vorrichtung ist daher weitgehend unabhängig von Fertigungstoleranzen und schwankender Umgehungsbedingungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 409 537/li

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Claims (11)

Pateiitansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter mit eine'r Sonde mit wenigstens einem in den Behälter ragenden Schwingstab, der an einem Ende eingespannt ist und dessen freies Ende auf der Höhe des vorbestimmten Füllstands liegt, einem von einer Wechselspannung erregten ersten elektromechani- _χο sehen Wandler, der so angebracht ist, daß er jeden Schwingstab in eine mechanische Biegeschwingung versetzt, einem zweiten elektromechanischen Wandler, der so angebracht ist, daß er die mechanischen Biegeschwingungen in elektrische Signale umwandelt, deren Amplitude von der Schwingungsamplitude abhängt, und mit einer Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder Schaltvorgängen in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der. zweiten elektromechanischen Wandlers, dadurch ao gekennzeichnet, daß zwei Schwingstäbe (1; 21) vorgesehen sind, und daß der erste elektromechanische Wandler (8; 26,27) so angebracht ist, daß er die beiden Schwingstäbe (1; 21) parallel in gegensinnige Biegeschwingungen versetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingstäbe (1) mit dem einen Ende an einer Membran (2) befestigt und durch die elektromechanischen Wandler (8, 9) tragende Brücken (4, 6; 5, 7) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingstäbe (1) durch zwei mechanisch voneinander entkoppelte Brücken (5,6; 5,7) miteinander verbunden sind, und daß jede der beiden Brücken mit einem der elektromechanischen Wandler (8; 9) gekoppelt ist.

4. Verrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brücke au? einem auf der Membran (2) aufliegenden Joch (4,5) und einem das Joch überspannenden Bügel (6, 7) besieht, und daß ein piezoelektrisches Element (8, 9) zwischen den Bügel und das Joch eingespannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) von dem sie tragenden Gehäuse (3) für die mechanischen Schwingungen entkoppelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Schwingstäbe (21) am einen Ende an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen (22, 25) gelagert ist, daß zwischen den beiden Lagerstellen an jedem der beiden Schwingstäbe ein magnetisierbarer Anker (26) angebracht ist und daß der erste elektromechanische Wandler eine auf die Anker einwirkende Magnetspule (27) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (26) parallel nebeneinanderliegende stabförmige Weicheisenteile sind, die axial im Innern der Magnetspule (27) liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingstäbe (21) durch eine Membran (22) hindurchgeführt sind, und daß der zweite elektromechanische Wandler ein auf der Membran (22) befestigtes piezoelektrisches EIement (31) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende jedes Schwingstabes (1) eine schaufelartig« Erweiterung (15) angebracht ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß sich jeder Schwingstab (1) zui schaufelartigen Erweiterung (15) hin verjüngt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 biJ 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe de freien Endes jedes Schwingstabes in der Schwin gungsrichtung verlaufende Löcher angebracht sind.