DE1798350A1 - Digitaler Hoehenstandsmesswertgeber - Google Patents

Description

• Eigitaler Höhens tandsmeßwertgeber Zur Messung des Höhenstands von Stoffen die gegenüber der Umgebung eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sind die verschiedensten Verfahren bekannt, wie z.B. Höhenstandsmesser oder Niveauwäcnter mit Schwimmern, Heißleitern, einzelnen Thermoelementen oder auf kapazitiver Basis. Besondere Probleme ergeben sich jedoch'bei Höhenstandsmessung in heaktorhenhltern, da gort wegen der erforderlichen hohen Lebensdauer die Meßeinrichtungen nacn Möglichkeit keine mechanische Verschlelßteile aufweisen sollen. Darüber hinaus ist hierbei eine Auswertung der Meßergebnisse in digitaler Form besonders vorteilnaft.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Höhenstandsmesser zu schaffen, der keine beweglichen Teile aufweist und darüber hinaus eine Auswertung in binärer Form ermöglicht.
• Die Erfindung besteht garin, daß für jede Binärstelle eine S@@le von gegensinnlg hintereinandergeschalteten Thermoelementen vorgesehen ist, und daß sich der Abstand und/oder die Stellung der Thermcelementen zueinander von Säule zu Säule verähdert. Da@e. st es vorteilhaft, wehn sich der Abstand der Thermoelenente von Säule zu Säule verdoppelt.
• Ferner können die einzelnen Säulen gleiche Wirksame Lange auch weisen.
• Zur Durchführung der Messung werden die Thermoelemente oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aufgeheizt und dann die Thermospahnun: gemessen. Diese Aufheizung derThermoelemente kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung erfolgen oder dadurch, daß die Säulen von außen her. z.B. über eine Widerstandsiheizung, aufgeneizt werden. e nachdem, zwischen welchen Materialien der benachbarten Thermoelementen fn einer Säule sich das jeweilige Flüssigkeitsniveau befindet, ist die Thermospannung Null oder ungleich Null.
• Wenn mehrere derartige Säulen mit Thermoelementen nebeneinander angeoranet sind, wobei sich die Zaiil der Thermoelementen gegenüber der vorhergehenden halbiert und sich aer Abstand verdoppelt, erhalt man durch die Auswertung eine Messung des Höhenstandes in bihdrer Form. Ferner können abert auch bei jeweils gleicher Anzahl von Thermoelementen pro Säule die Elemente einer Sahle. geweils versetzt zu denen der vorhergehenden Säule angeordnet sein.
• Anhand einer Zeicnnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausfünrungsbeispielen nacn der Erfindung naher erläutert. Dabei Wert Fig. 1 einen digitalen höhenstandsmeßwertgeber mit sich verdoppelndem Abstand der Thermoelemente in den einzelnen Säulen unu Fig.2 eine ähnliche Anordnung mit jeweils Thermosäulen gleicher Wirkungslange, bei der die Reihenfolge der hintereinandergeschalteten Thermoelemente jedoch geändert ist.
• Nach Fig. 1 besteht der Höhenstanasmeßwertgeber aus vier nebeneinander angeordneten Säulen, in denen jeweils eine Reihe von Thermoelementen aerart hintereinandergeschaltet sind, daß jeweils die Enden gleichen Materials a oder b der Elemente miteinander verbunden sind. Dabei sind in Säule 1 eine gerade Anzahl von Thermoelementen dicht hintereinander angeordnet, so daß die Zuführungsleitungen zum freien Anschlußpunkt ues obersten und untersten Elementes gleiche Polarität aufweisen.
• In den Säulen 2, 3 und 4 sind - von unten ausgehend - die einzelnen Thermoelemente in doppeltem Abstand zu der jeweils vorhergehenden Säule angeordnet. Wenn die Säule 1 beispielsweise 16 Thermoelemente enthält, so sind 8 Thermoelemente in der Säule 2, 4 Elemente in der Säule 3 und in der letzten Säule 4 nur noch 2 Thermoelemente vorgesehen.
• Durch Heizen der einzelnen Säulen, z,B. durch eine Wechselsparuiung, werden die Thermoelemente, z.B. NiCr - Ni, die sich im Gas oberhalb der Flüssigkeit befinden, auf eine Temperatur T1 aufgeheizt, während die Thermoelemente in der Flüssigkeit die Temperatur T2 des Mediums beibehalten. Nach oder während des Autheizvorganges wird die Thermospannung gemessen. Diese Spannung ist Null, wenn sich das Jeweilige Niveau beispielsweise in der Grenzscnicht mit dem Material a zweier benachbarter Thermoelemente befindet und wird ungleich Null, und zwarentsprechend der Temperaturdifferenz zwischen dem Teil der Säule im Gas und in der Flüs8igkeit, wenn sich die Grenzschicht zwischen den Materialien b jeweils zweier benachbarter Elemente befindet.
• Wenn man zunächst das Niveau 1 betrachtet, so wird sich in der Säule 1, bei der sich Uer Flüssigkeitsspiegel zwischen den Materialien b befindet, zunächst eine Spannung ergeben. Das gleiche gilt für die Säulen 2 und 3, während sich in der Säule 4 das Niveau 1 zwischen Materialien a befindet, so daß nier die Spannung Null ermessen wird. Somit ergibt sich für das Niveau 1 von links nach rechts ein binärer Wert, beispielsweise"1-1-1-0".
• Wenn nun das Niveau 1 auf das Niveau 2 absinkt, so befindet sich In der Säule 1 der Flüssigkeitsspiegel zwischen den Materialien a, so daß sich eine Spannung Null ergibt, ebenso in den Säulen 2 und 3. Lediglich in der Säule 4 befindet sich das Niveau zwischen den Materialien b, so daß sich hier eine Spannung ungleich Null einstellt. Der binäre Wert lautet also für dieses Niveau 2: "0-0-0-1". Somit ergibt sich für jedes Niveau ein eindeutiger Wert in binärer Form, der an den oberen Anschlußstellen abgenommen und einer Auswerteinrichtung zugeführt werden kann.
• Ein derartiger Höhenatandsmeßwertgeber ist jedoch nicht auf die angegebene Anzahl von Säulen und Thermoelementen in den einzelnen Säulen beschränkt, sondern je nach Anforderung kann die Zahl der Säulen und Thermoelemente variiert werden.
• In Fig. 2 ist ein ähnlicher Höhenetand.meflwertgeber dargestellt, bei dem jedoch die Säulen 5, 6, 7 und 8 gleiche wirksame Länge und eine ungerade Zahl von Thermoelementen aufweisen. Dadurch ist bei den entsprechenden Niveaus eine Signalumkehr gegenüber einer Meßeinrichtung nach Fig. 1 gegeben. Nach diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich für das Niveau 1 ein binärer Wert "0-0-0-1" und für das Niveau 2 ein Wert'1-1-1-0". FUr die Signalbildung ist u.U. die Temperatur der Vergleichsstelle zu berücksichtigen.
• Die Aufheizung der Thermoelementsäulen erfolgt wie bei dem vorher beschriebenen Beispiel nach Fig. 1.
• Neben den beiden beschriebenen Anordnungen mit jeweils gerader oder ungerader Zahl von Thermoelementen ist es zur Erreichung einer höheren Meßwert-Auflösung oder zur Vereinfachung der Codierung auch möglich, bei gleicher Anzahl von Thermoelementen je Säule die einzelnen Säulen jeweils so versetzt zueinander anzuordnen, daß die Thermoelemente einer Säule jeweils zwischen den Elementen der anderen Säule liegen. Darüber hinaus können aber auch jeweils eine Säule mit einer geraden Anzahl und eine Säule mit einer ungeraden Anzahl von Thermoelementen nebeneinander anbeordnet sein, da sich dann jeweils eine Signalumkehr ergibt.
• 7 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. höhenstandsmeßwertgeber zur binären Signalgabe mit Thermoelementen, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Binärstelle eine Säule (1-4; b-8) von gegensinnig hintereinandergescnalteten Thermoelementen vorgesehen ist und daß sich der AbstanG und/oder die Stellung der Thermoelemente zueinander von Säule zu Säule verandert.
2. 2. Höherstandsmeßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aaß scIi der Abstand der Thermoelemente von Säule zu Säule veraoppelt.
3. 3. Höhenstandsmeßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennneichnet, aaß die einzelnen Säulen (5-8) gleiche wirksame Länge aufweisen.
4. 4. Hönenstanasmeßwertgeber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Säule mit einer geraden Anzahl und eine Säule mit einer ungeraden Anzahl von Thermoelementen nebeneinander angeorunet sind.
5. 5. Höhenstandsmeßwertgeber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente oberhalb der Flüssigkeit aufgeneizt werden.
6. 6. Höhenstandsmeßwertgeer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aulheizung der Thermoelemente durch Anlegen einer Spannung erfolgt.
7. 7. Röhenstandsmeßwertgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufneizung aer Thermoelemente durch eine die Säulen umgebende Wizerstandsheizung erfolgt.