DE19747726A1

DE19747726A1 - Piezoelectric level measurement unit suitable for difficult and aggressive liquids

Info

Publication number: DE19747726A1
Application number: DE1997147726
Authority: DE
Inventors: Hinrich Huss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: DE19747726C2

Abstract

A membrane (18) comprising a piezoelectric crystal, PFA or PVDF sheet, is held in a casing (17), dividing its interior into two chambers (16, 19). One (19) communicates with ambient air or an adjustable lower pressure. The other has a pipe or hose leading into a liquid-filled vessel, communicating the resulting hydrostatic pressure. Piezoelectric potential developed, is sent to an amplifier (23), and thence to a measurement or control unit (24). Preferred features: The hose or pipe is flexible, and is integrated into the internal wall of the vessel. It, or an end funnel in the vessel, has a diameter of 0.5-2 cm. The membrane is coated by protective gel on the side facing into the measurement chamber (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmeßgerät für Flüssigkeiten in einem beliebig geformten Behälter.The invention relates to a level measuring device for Liquids in a container of any shape.

Flüssigkeitshöhenstandsanzeigen und damit verbundene Regelungen zur Aufrechterhaltung bzw. Steuerungen zur Einstellung eines vorgegebenen Flüssigkeitsstandes sind in vielen technischen Bereichen unabdingbar. Die einfachsten Methoden beruhen auf optischen Verfahren, welche jedoch den Nachteil haben, daß etwaige Schauglas- Verschmutzungen leicht zu Fehlinterpretationen des Flüssigkeitsstandes führen.Liquid level indicators and related Regulations for maintenance or controls for Setting a predefined liquid level are essential in many technical areas. The simplest methods are based on optical processes, which, however, have the disadvantage that any sight glass Soiling easily leads to misinterpretation of the Liquid level.

Weitere Füllstandskontrollen mittels eines Kaltleiters gehören ebenfalls zum Stand der Technik. Der betreffende Kaltleiter ist in einem geeigneten Schutzrohr in der jenigen Höhe im Flüssigkeitsbehälter angebracht, bis zu welcher der Flüssigkeitsspiegel absinken darf. So lange der Kaltleiter von Flüssigkeit bedeckt ist, wird seine durch den Eigenstrom erzeugt Wärme von der Flüssig keit gut abgeleitet. Das Bauelement bleibt kalt und hat einen dementsprechend niedrigen Widerstand. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel, so daß der Kaltleiter sich nur noch in der freien Luft befindet, dann heizt er sich stark auf, wodurch der Widerstandswert ansteigt. Betreffende Spannungs änderungen können dann an einem Widerstand abgegriffen werden, der somit ein Steuersignal für einen Schaltver stärker eines Regel- oder Steuergerätes liefert. Der Nach teil dieser Meßtechnik liegt darin, daß der Kaltleiter, das heißt der Meßort vor äußeren mechanischen Beschädigungen geschützt werden muß.Further level checks using a PTC thermistor also belong to the state of the art. The one in question PTC thermistor is in a suitable protective tube in the that height in the liquid container until to which the liquid level may drop. So as long as the PTC thermistor is covered by liquid its generated by the self-generated heat from the liquid well derived. The component remains cold and has a correspondingly low resistance. Sinks Liquid level, so that the PTC thermistor only remains is in the open air, then it heats up strongly, which increases the resistance value. Concerning tension Changes can then be tapped at a resistor be, which is thus a control signal for a Schaltver more of a regulating or control device. The night part of this measurement technique is that the PTC thermistor, that is, the measuring location from external mechanical damage must be protected.

Ein weiteres Prinzip beruht darauf, daß bei Flüssigkeiten der hydrostatische Druck mit der über dem Druckmeßort be findlichen Flüssigkeitssäure steigt. Ein am Boden des Flüssigkeitsbehälters angeordneter Druckmesser liefert dann ein der Füllstandshöhe entsprechendes Signal. Eine Form der Druckmeßdosen nutzt den piezo-elektrischen Effekt aus, der im Auftreten elektrischer Spannungen zwischen einander entgegengesetzten Oberflächen mancher Kristalle wie Quarz, Turmalin, Seignettesalz besteht, wenn auf diese Kristall oberflächen Druckkräfte ausgeübt werden. Es kann sich dabei auch um PVDF- oder PFA-Folien handeln, die in der Kristal lisierung gestreckt werden und die bei einer Druckbelastung eine Spannung abgeben. Die betreffende Aufladung in solchen Piezokristallen ist darauf zurückzuführen, daß durch die mechanische Beanspruchung das Kristallgitter betreffender Stoffe deformiert wird und positive und negative Kristallbau steine aus ihrer ursprünglichen Lage entfernt werden.Another principle is that with liquids the hydrostatic pressure with that above the pressure measuring point sensitive liquid acid increases. One at the bottom of the The pressure gauge arranged in the liquid container then delivers a signal corresponding to the level. A form of the pressure cells uses the piezo-electric effect, of the occurrence of electrical voltages between each other opposite surfaces of some crystals like quartz, Tourmaline, Seignette salt exists when on this crystal surface pressure forces are exerted. It can happen also deal with PVDF or PFA films that are in the crystal stretching and that with a pressure load to release a tension. The charge in question in such Piezocrystals is due to the fact that the mechanical stress affecting the crystal lattice Materials are deformed and positive and negative crystal structure stones are removed from their original position.

Im Kristallinneren kompensieren sich deren Ladungen zwar weiterhin, jedoch entstehen an gegenüberliegenden Grenz flächen ungesättigte Ladungen, deren Größe von der mechanischen Beanspruchung abhängt. An diesen Grenzflächen angeordnete Elektroden lassen die mit dem Druck wechselnden Ladungen abnehmen. Auch diese Meßprinzipien setzen voraus, daß die betreffende Meßdose in der Flüssigkeit angeordnet ist, wo sie Korrosionseffekten oder sonstigen entsprechend der Flüssigkeitszusammensetzung zu erwartenden Reaktionen ausgesetzt sind, die neben nicht auszuschließenden mechanischen Beschädigungen die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer der Kraftmeßdose beeinflussen bzw. bestimmen können.In the crystal interior, their charges compensate each other continue, but arise at opposite borders surface unsaturated charges, the size of which mechanical stress depends. At these interfaces arranged electrodes leave the changing with the pressure Take off loads. These measuring principles also presuppose that the relevant load cell is arranged in the liquid is where they have corrosion effects or otherwise the expected liquid composition are exposed to mechanical in addition to cannot be excluded Damage to functionality and service life influence or determine the load cell.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Füll standsmeßgerät zu entwickeln, welches betriebssicher und unabhängig von der Flüssigkeitszusammensetzung oder Füllstandshöhe eine möglichst hohe Lebensdauer besitzt.It is therefore an object of the present invention to fill level measuring device to develop which is reliable and regardless of the liquid composition or Level has the longest possible service life.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse eine aus einem Piezokristall oder einer PFA-Folie bestehende Membran eingespannt ist, die den Gehäuseinnenraum in 2 Kammern teilt, von denen die eine mit dem Umgebungsluftdruck und die andere über eine Schlauch- oder Rohrverbindung mit dem sich aus der Füllhöhe eines mit Flüssigkeit gefüllten Gefäßes ergebenden hydrostatischen Druck beaufschlagt ist, und daß die zwischen den Kristalloberflächen abnehmbare Piezoelek trizität über vorhandene elektrische Leitungen auf einen Verstärker und hiervon auf ein Meß-, Regel- oder Steuergerät gebbar ist.This object is achieved in that in a housing one consisting of a piezo crystal or a PFA film Membrane is clamped, the interior of the housing in 2 chambers shares, one with the ambient air pressure and the others via a hose or pipe connection with the from the fill level of a vessel filled with liquid resulting hydrostatic pressure is applied, and that the removable piezoelectrode between the crystal surfaces Tricity over existing electrical lines on one Amplifier and of it on a measuring, regulating or control device is given.

Ein entscheidender Vorteil dieses Füllstandsmeßgerätes liegt darin, daß der Meßwertaufnehmer selbst nicht mit der Flüssigkeit in Verbindung gebracht werden muß, da der hydrostatische Druck über eine Rohr- oder Schlauchleitung (indirekt) ermittelt wird. Je tiefer das Rohr- oder Schlauchende in die Flüssigkeit eintaucht, desto höher ist der hydrostatische Druck, der die in dem Schlauch oder dem Rohr stehende Luftsäule komprimiert. Der hierdurch ent stehende Druck wirkt auf die Piezo-Membran, die entsprechend dem Druckgefälle zum auf der anderen Seite der Membran liegenden Kammerraum gewölbt wird, wodurch der im Prinzip bekannte Piezo elektrische Effekt ausgelöst wird. Der hermetische Abschluß der genannten Luftsäule gegenüber der Außenumgebung läßt es auch zu, daß die verwendete Rohr- oder Schlauchverbindung relativ lang sein kann, daß heißt der eigentliche Piezo-Meßwertaufnehmer kann weit entfernt vom Flüssigkeitsbehälter bzw. Meßort angebracht werden. Kunststoff oder Gummi-Schläuche können flexibel gewählt werden, wodurch beliebig gekrümmte oder gewundene Leitungsführungen möglich sind. Aber auch Rohre aus Hartkunststoff oder korrosionsbeständigen Stählen bieten sich dann an, wenn beispielsweise an der Behälterinnen wand für diese Rohre Befestigungsmittel vorhanden sind. Gegebenenfalls kann ein solches Rohr auch in die Behälter innenwand integriert sein, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Behälter um ein Spritzgußteil handelt. Das betreffende Hohlrohr mündet dann in eine Öffnung, die am Behälterboden oder im unteren Behälterraum angeordnet ist.A decisive advantage of this level measuring device lies in that the transducer itself is not compatible with the Liquid must be connected because the hydrostatic pressure via a pipe or hose line is determined (indirectly). The deeper the pipe or The higher the hose end is immersed in the liquid the hydrostatic pressure that is in the hose or the Pipe standing air column compressed. This ent standing pressure acts on the piezo membrane accordingly the pressure drop to the other side of the membrane lying chamber space is arched, which in principle known piezo electric effect is triggered. Of the hermetic closure of the air column mentioned the outside environment also allows the one used Pipe or hose connection can be relatively long that is called the actual piezo transducer can far mounted away from the liquid container or measuring location become. Plastic or rubber hoses can be flexible can be selected, whereby arbitrarily curved or winding Cable routing are possible. But also pipes out Provide hard plastic or corrosion-resistant steels when, for example, on the inside of the container wall for these pipes fasteners are available. If necessary, such a tube can also be in the container be integrated into the inner wall, especially if it is the container is an injection molded part. The The hollow tube in question then opens into an opening on Container bottom or in the lower container space is arranged.

Das entgegengesetzte Ende dieses behälterintegrierten Rohres kann gegebenenfalls über eine luftdichte Ver bindung mit weiteren Schlauch- oder Rohrteilen, die schließlich in eine Kammer der Meßdose mit der Piezo- Membran münden, verbunden sein. Der Schlauch- oder Rohr durchmesser kann relativ klein gewählt werden, vorzugsweise besitzt der Durchmesser ein Maß zwischen 0,5 bis 2 cm.The opposite end of this container integrated Pipe may optionally have an airtight seal binding with other hose or pipe parts that finally into a chamber of the load cell with the piezo Open membrane, be connected. The hose or tube diameter can be chosen to be relatively small, preferably the diameter is between 0.5 and 2 cm.

Für den Fall, daß die Flüssigkeit, deren Füllstandshöhe zu überwachen ist, aggressive Dämpfe absondert, vor denen die Piezo-Membran geschützt werden soll, wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Membranseite, welche betreffenden Dämpfen ausgesetzt ist, mit einer gelartigen Schutzschicht überzogen, deren Elastizität re lativ groß ist, um die zur Druckmeßung benötigte Durch wölbung der Piezo-Membran nicht zu behindern.In the event that the liquid, its level is to be monitored to separate aggressive vapors from which the piezo membrane is to be protected after a a further embodiment of the invention, the membrane side, which vapors are exposed, with a gel-like protective layer, whose elasticity re is relatively large to the required for pressure measurement not to obstruct the curvature of the piezo membrane.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.An embodiment of the invention is shown below explained using the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Füllstandmessers. Fig. 1 is a schematic diagram of the level meter.

Fig. 2 die Prinzipskizze einer Anlage zur Füllstands messung im Druckbehälter. Fig. 2 shows the schematic diagram of a system for level measurement in the pressure vessel.

Fig. 3 die Prinzipskizze eines Füllstandsmessers für die Füllstandsmesung von Staub oder anderen Schütt gütern mit trichterförmigen Meßaufnehmer. Fig. 3 shows the schematic diagram of a level meter for level measurement of dust or other bulk goods with funnel-shaped sensors.

Fig. 3a die Prinzipskizze eines Füllstandsmessers für die Füllstandsmessung von Staub oder anderen Schütt gütern mit zylinderförmigen Meßaufnehmer. Fig. 3a shows the schematic diagram of a level meter for level measurement of dust or other bulk goods with cylindrical measuring sensor.

Fig. 4 die Prinzipskizze einer Anlage zur Füllstands messung mittels eines Luft-Thermometers auch als Thermometer zu verwenden. Fig. 4 to use the schematic diagram of a system for level measurement using an air thermometer as a thermometer.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze des Füllstandsmessers, mit dem sich die Füllstandshöhe sowohl unter normalen Ver hältnissen als auch unter Druck messen läßt, wobei dieser Skizze ein Flüssigkeitsbehälter (10) zu entnehmen ist, in den entweder eine Flüssigkeit (11) oder Gase eingefüllt sind, deren Füllstand in den durch den Doppelpfeil (12) angegebenen Grenzen überwacht bzw. eingestellt werden soll. In diese Flüssigkeit ragt ein Rohr (13) mit einer Öffnung (14) an seinem unteren Ende. Dieses Rohr mündet mit seinem gegenüberliegenden Ende (15) in eine untere Kammer (16), der Meßkammer. Darüber befindet sich eine weitere Kammer, die Ausgleichskammer (19) wobei die beiden Kammern 16 und 19 als gemeinsame Wandfläche eine Membran (18) aus einem piezo-elektrischen Material besitzen, die den Innen raum des Gehäuses (17) in die beiden Kammern 16 und 19 teilt. Die obere Kammer die Ausgleichskammer (19) steht mit dem äußeren Luftdruck über einen offenen Druckausgleich stutzen (20) unter Druck als Druckausgleich in Verbindung, so daß der auf die Oberfläche der Flüssigkeit (11) wir kende Druck ebenso groß ist wie der Druck in der Aus gleichskammer (19). Alternativ hierzu ist es möglich, die Ausgleichskammer (19) mit einer Vakuumpumpe zu ver binden, was den Effekt hat, daß die in der Meßkammer (16) anstehende Drücke relativ zum Vakuum größer sind als im Verhältnis zum Außendruck. Somit besteht die Mög lichkeit unter Druck als auch mit Vakuum zu arbeiten. Über elektrische Kontakte (21, 22) an den Grenzflächen der Membran (18) werden dort anliegende Spannungen abgenommen, einem Meßverstärker (23) zugeleitet, der dann die verstärkten Signale auf eine Meßeinrichtung oder eine Signalweiterverar beitung (24) gibt, die als Meß-, Regel- oder Steuereinheit ausgebildet sein kann, letzteres in der Weise, daß ent sprechend dem abgenommenen Meßsignal der Flüssigkeitsfüll stand durch Zu- oder Ablaufventile reguliert wird. Taucht man das Rohr (13) in die Flüssigkeit (11) ein, so wächst mit der Eintauchtiefe des Rohres (13) der hydrostatische Druck, der auf die Luftsäule übertragen wird, im Rohrinnen raum (25) und im Innenraum der Meßkammer (16). Die be treffende Druckeinwirkung wird auf die Membran (18) über tragen, welche entsprechend dem wechselnden Druckgefälle unterschiedliche durch den Doppelpfeil (26) angedeutete Ausstülpungen annimmt. Je höher der Druck aus der Meßkammer (16) auf die Membran (18) ist, desto größer ist die Aus stülpung gegenüber dem Luftaußendruck, der in der Aus gleichskammer (19) ansteht. In gleichem Maße steigt auch das Piezoelektrische Signal, das über die elektrischen Kontakte 21 und 22 abnehmbar ist. Sollte sich das Maß der Aufwölbung und die hiervon abhängige abnehmbare Spannung als zu gering erweisen, kann das Rohr (13) in Richtung des Bodens des Behälters (10) verschoben werden, sofern in der Ausgleichskammer (19) nicht ein vorgebbarer niedriger Druck als der Außendruck eingestellt wird. Fig. 1 shows a schematic diagram of the level meter, with which the level can be measured both under normal conditions and under pressure, this sketch showing a liquid container ( 10 ) in which either a liquid ( 11 ) or gases are filled whose level is to be monitored or set within the limits indicated by the double arrow ( 12 ). A tube ( 13 ) with an opening ( 14 ) extends into this liquid at its lower end. This tube opens with its opposite end ( 15 ) into a lower chamber ( 16 ), the measuring chamber. There is a further chamber, the compensation chamber ( 19 ), the two chambers 16 and 19 having as a common wall surface a membrane ( 18 ) made of a piezoelectric material, the inner space of the housing ( 17 ) in the two chambers 16 and 19 shares. The upper chamber of the compensation chamber ( 19 ) is connected to the external air pressure via an open pressure compensation nozzle ( 20 ) under pressure as a pressure compensation, so that the pressure on the surface of the liquid ( 11 ) is just as great as the pressure in the From equal chamber ( 19 ). Alternatively, it is possible to connect the compensation chamber ( 19 ) to a vacuum pump, which has the effect that the pressures present in the measuring chamber ( 16 ) are greater relative to the vacuum than in relation to the external pressure. So there is the possibility to work under pressure as well as with vacuum. Via electrical contacts ( 21 , 22 ) at the interfaces of the membrane ( 18 ), voltages present there are removed, fed to a measuring amplifier ( 23 ), which then outputs the amplified signals to a measuring device or signal processing ( 24 ), which acts as a measuring , Regulation or control unit can be formed, the latter in such a way that accordingly the measured signal removed the liquid filling level is regulated by inlet or outlet valves. If the tube ( 13 ) is immersed in the liquid ( 11 ), the hydrostatic pressure, which is transmitted to the air column, increases with the immersion depth of the tube ( 13 ) in the tube interior ( 25 ) and in the interior of the measuring chamber ( 16 ). . The pressure impact will be transferred to the membrane ( 18 ), which assumes different protuberances indicated by the double arrow ( 26 ) in accordance with the changing pressure drop. The higher the pressure from the measuring chamber ( 16 ) on the membrane ( 18 ), the greater the bulge from the outside air pressure which is present in the equalizing chamber ( 19 ). The piezoelectric signal, which can be removed via the electrical contacts 21 and 22 , increases to the same extent. If the degree of bulging and the detachable tension dependent thereon prove to be too low, the tube ( 13 ) can be displaced in the direction of the bottom of the container ( 10 ), provided that a prescribable lower pressure than the external pressure is not present in the compensation chamber ( 19 ) is set.

Die Länge des Rohres (13) oder als eines alternativ hierzu verwendbaren Schlauches kann beispielsweise über 30 Meter und mehr betragen, so daß Füllstandsmessungen weit ab vom Behälter (10) möglich sind.The length of the tube ( 13 ) or as a hose that can be used as an alternative can, for example, be over 30 meters and more, so that fill level measurements are possible far from the container ( 10 ).

Das Rohr (13) oder ein Schlauch können an beliebiger Stelle im oder am Behälter befestigt sein, um dessen relative Höhe zu fixieren. Wie bereits erwähnt, ist es ebenso möglich, das Rohr (13) in die Behälterwand zu integrieren. The tube ( 13 ) or a hose can be attached anywhere in or on the container in order to fix its relative height. As already mentioned, it is also possible to integrate the tube ( 13 ) in the container wall.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung für die Füllstandsmessung in einem Druckbehälter, die nach dem selben Prinzip arbeitet, wie die in Fig. 1 gezeigte und beschriebene Vorrichtung, wobei die Ausgleichskammer 19 mit einem Schlauch oder Rohr 20 mit dem Innendruck des Meßgefäßes 28 verbunden ist, um für einen Druckausgleich zu sorgen. Die Meßkammer 16 ist bei dieser Vorrichtung mittels eines Meß rohres 27 mit dem Meßgefäß 28 verbunden, das zur Messung der Füllstandshöhe dient, die wie beim herkömmlichen unter Fig. 1 beschriebenen Füllstandsmesser erfolgt. Die Kammern 16 und 19 können auch getauscht werden d. h. 19 kann auch Meßkammer sein. Fig. 2 shows a schematic diagram of a device for level measurement in a pressure vessel, which works on the same principle as the device shown and described in Fig. 1, the compensation chamber 19 connected by a hose or tube 20 to the internal pressure of the measuring vessel 28 is to ensure pressure equalization. The measuring chamber 16 is connected in this device by means of a measuring tube 27 to the measuring vessel 28 , which is used to measure the level, which takes place as in the conventional level meter described in FIG. 1. The chambers 16 and 19 can also be exchanged, ie 19 can also be a measuring chamber.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze eines Füllstandsmessers für die Füllstandsmessung von Staub oder anderen Schüttgütern, die aus einem Staub- oder Füllgutbehälter 30, der zur Auf nahme von Staub oder anderem Füllgut 31 dient. In diesem Füllgutbehälter 30 ist ein trichterförmiger Meßaufnehmer 29 angeordnet, der auch wie in Fig. 3a dargestellt zylinderisch 42 ausgebildet sein kann, wobei sich der Aus führung mit einem umgestülpten Trichter 29 eine schnellere Komprimisierung der Meßluft als beim Zylinder 42 ergibt. Die Bezeichnung A und B an dem trichterförmigen Meßauf nehmer 29 zeigen die Meßhöhe an, bei der das Meßsystem, der Schlauch 33 über eine Aufwickelrolle bzw. Trommel 34 aufgewickelt wird, wobei vorausgesetzt wird, daß das Schüttgut in die Öffnung des trichterförmigen Meßaufnehmers 29 oder des zylinderischen Meßaufnehmers 42 in Fig. 3a eindringen und die darüber befindliche Luftsäule kom primieren kann. Der Meßaufnehmer 29 ist starr mit einem Rohr 32 verbunden, an dessen Ende ein Schlauch 33 befestigt ist, der mittels einer Aufwickelrolle oder Trommel 34 aufrollbar ist, wobei die Rolle 34 über dem Rohr mit dem Dreiwegventil 36 verbunden ist. Angetrieben wird die Aufwickelrolle 34 durch den Schrittmotor 37 mit dem diese verbunden ist und der sein Signal aus der Meßeinrichtung 38 mit Regeleinheit 39 und Auswerteeinheit 40 erhält. Wenn das Füllgut 31 von A nach B gestiegen oder von B nach A gefallen ist, bekommt der Schrittmotor 37 einen Impuls von der Meßeinrichtung 38 zum Auf- oder Abwickeln des Schlauches 33, wobei entweder die Impulse oder die Stellung des Schrittmotors 37 die Höhe des Füllgutes 31 anzeigen. Fig. 3 shows a schematic diagram of a level meter for the level measurement of dust or other bulk materials, which consists of a dust or filling material container 30 , which serves for receiving dust or other filling material 31 . In this product container 30 , a funnel-shaped sensor 29 is arranged, which can also be cylindrical 42, as shown in Fig. 3a, the execution with a flipped funnel 29 results in a faster compression of the measured air than the cylinder 42 . The designations A and B on the funnel-shaped Meßauf taker 29 indicate the measuring height at which the measuring system, the hose 33 is wound up on a winding roller or drum 34 , provided that the bulk material in the opening of the funnel-shaped sensor 29 or cylindrical sensor 42 penetrate in Fig. 3a and the air column above it can compress com. The sensor 29 is rigidly connected to a tube 32 , at the end of which a hose 33 is fastened, which can be rolled up by means of a winding roller or drum 34 , the roller 34 being connected to the three-way valve 36 via the tube. The take-up reel 34 is driven by the stepping motor 37 to which it is connected and which receives its signal from the measuring device 38 with the control unit 39 and the evaluation unit 40 . When the filling material 31 has risen from A to B or has fallen from B to A, the stepping motor 37 receives a pulse from the measuring device 38 for winding or unwinding the hose 33 , with either the pulses or the position of the stepping motor 37 being the height of the filling material View 31 .

Das Dreiwegeventil 36 ist zum einem mit der Meßdose 41 bestehend aus der Meßkammer 16 und der Druckausgleichskammer 19, die durch die Membran 18 voneinander getrennt sind und zum anderen mit einem separaten Druckbehälter 35 verbunden, der Luft, Stickstoff oder anderes enertes Gas enthält, das zum Freiblasen der Leitungen benötigt wird, um ein Verstopfen des Trichters 30 und/oder der Meßleitungen 32 und 33 zu verhindern. Diese Gase können auch als Explosionsschutz dienen.The three-way valve 36 is on the one hand with the load cell 41 consisting of the measuring chamber 16 and the pressure compensation chamber 19 , which are separated from each other by the membrane 18 , and on the other hand connected to a separate pressure vessel 35 which contains air, nitrogen or other inert gas, which for Blowing out the lines is required to prevent the funnel 30 and / or the measuring lines 32 and 33 from becoming blocked. These gases can also serve as explosion protection.

Das Dreiwegeventil 36 wird periodisch von der Meßeinrichtung 38 angesteuert, und entsprechend umgeschaltet, um die Schlauchleitung 33, das Rohr 32 und den trichterförmigen Meßaufnehmer 29 freizuspülen, wobei die Meßdose 41 abgetrennt wird, was notwendig ist, damit die Meßdose 41 von dem hohen Druck nicht beschädigt wird.The three-way valve 36 is periodically actuated by the measuring device 38 , and switched accordingly to flush the hose line 33 , the pipe 32 and the funnel-shaped measuring sensor 29 , the measuring cell 41 being separated, which is necessary so that the measuring cell 41 does not have to withstand the high pressure is damaged.

Fig. 4 zeigt eine Prinzipskizze für eine zur Füllstands messung mittels eines Luft-Thermometers, wobei die Aus dehnung von Luft oder Gas allgemein zur Temperaturmessung benutzt wird. Diese Vorrichtung besteht aus der Meßdose 41, die aus der Meßkammer 16 und aus der Druckausgleichskammer 19 besteht, die durch die Membran 18 voneinander getrennt sind. An diese Meßdose 41 ist ein Kapillarrohr oder Schlauch 45 angeschlossen, an dessen unterem Ende der Geber oder Fühler 44 angeordnet ist, der zwecks eines vergrößerten Volumens verschlossen ist, damit bei Temperaturänderungen die ausgedehnte Luft oder Gas nicht entweichen kann und zur Meßdose 41 geleitet wird. Der Fühler oder Geber 44, in den der Meßschlauch das Kapillar-Rohr oder der Schlauch 45 endet, ist in einem Behälter 43 eingetaucht, der Flüssigkeit, Luft oder Gas enthalten kann. Wird ein Kapillar-Schlauch 45 mit einem Druckmesser von 0,6 mm über 20 m verwendet, so reagiert die Auswerteeinheit sofort, wobei eine geringe Verzögerung, die abhängig vom Gebermaterial ist, zu berück sichtigen ist. Desweiteren wird durch die Verwendung eines Kapillarschlauches 45 und durch das damit verbundene kleine Volumen der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Meßluft so gering wie möglich gehalten. Der Schlauch kann auch mit einer Wärmeisolierung (gegen die Umgebungslufttemperatur) versehen oder als Isolierschlauch ausgebildet sein. Der Fühler oder Geber 44 reagiert sofort, wenn dieser in unterschiedlich temperierte Flüssigkeiten getaucht wird. An der Auswerteeinheit bzw. dem Meßverstärker 23 wird entweder die Füllhöhe und/oder die Temperatur ausgewertet. Grundsätzlich sind auch Gas- Druckmessungen in Gasbehältern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, was allerdings voraussetzt, daß der Behälter (43) ringsum mit Ausnahme einer Öffnung verschlossen ist. Fig. 4 shows a schematic diagram for a level measurement using an air thermometer, the expansion of air or gas is generally used for temperature measurement. This device consists of the load cell 41 , which consists of the measuring chamber 16 and the pressure compensation chamber 19 , which are separated from one another by the membrane 18 . At this load cell 41 , a capillary tube or hose 45 is connected, at the lower end of which the transmitter or sensor 44 is arranged, which is closed for the purpose of increasing the volume so that the expanded air or gas cannot escape when the temperature changes and is passed to the load cell 41 . The sensor or transmitter 44 , in which the measuring tube ends the capillary tube or the tube 45 , is immersed in a container 43 which can contain liquid, air or gas. If a capillary tube 45 with a pressure gauge of 0.6 mm over 20 m is used, the evaluation unit reacts immediately, whereby a slight delay, which is dependent on the sensor material, has to be taken into account. Furthermore, the use of a capillary tube 45 and the associated small volume keep the influence of the ambient temperature on the measurement air as low as possible. The hose can also be provided with thermal insulation (against the ambient air temperature) or be designed as an insulating hose. The sensor or transmitter 44 reacts immediately when it is immersed in liquids at different temperatures. Either the fill level and / or the temperature is evaluated on the evaluation unit or the measuring amplifier 23 . In principle, gas pressure measurements in gas containers are also possible with the method according to the invention, which however presupposes that the container ( 43 ) is closed all around with the exception of an opening.

Reference list

100100

Füllstandsmeßgerät
Level measuring device

1010th

Flüssigkeitsbehälter
Liquid container

1111

Flüssigkeit
liquid

1212th

Doppelpfeil
Double arrow

1313

Rohr
pipe

1414

Öffnung
opening

1515

Meßstutzen
Test socket

1616

Meßkammer
Measuring chamber

1717th

Gehäuse
casing

1818th

Membran
membrane

1919th

Druckausgleichskammer
Pressure compensation chamber

2020th

Druckausgleichsstutzen
Pressure equalization connection

2121

, ,

2222

Kontakte
contacts

2323

Meßverstärker
Measuring amplifier

2424th

Meßeinrichtung/Signalweiterverarbeiter
Measuring device / signal processor

2525th

Rohrinnenraum
Pipe interior

2626

Doppelpfeil
Double arrow

2727

Meßrohr
Measuring tube

2828

Meßgefäß
Measuring vessel

2929

trichterförmiger Meßaufnehmer
funnel-shaped sensor

3030th

Staub-; Füllgutbehälter
Dust-; Product container

3131

Staub o. a. Füllgut
Dust or the like

3232

Rohr
pipe

3333

Schlauch
tube

3434

Aufwickelrolle (Trommel)
Take-up reel (drum)

3535

Druckbehälter
pressure vessel

3636

Dreiwegeventil
Three-way valve

3737

Schrittmotor
Stepper motor

3838

Meßeinrichtung
Measuring device

3939

Regeleinheit
Control unit

4040

Auswerteeinheit
Evaluation unit

4141

Meßdose
Load cell

4242

zylinderischer Meßaufnehmer
cylindrical sensor

4343

Behälter
container

4444

Geber, Fühler
Sensor, sensor

4545

Kapillar-Rohr, Schlauch
A Meßhöhe
B Meßhöhe
Capillary tube, tube
A measuring height
B measuring height

Claims

1. level measuring device ( 100 ), characterized in that in a housing ( 17 ) from a piezo crystal or a PFA or PVDF film or the like existing membrane ( 18 ) is clamped, which the housing interior in 2 chambers ( 16 , 19 ), of which the one ( 19 ) with the ambient air pressure or a fixedly adjustable lower pressure and the other via a hose or pipe connection ( 13 ) with which from the fill level of a vessel ( 10 ) filled with liquid ( 11 ) Resulting hydrostatic pressure is applied, and that between the crystal surfaces from removable piezo electricity via existing electrical lines to an amplifier ( 23 ) and of this on a measuring, regulating or control device ( 24 ) can be given.

2. level measuring device according to claim 1, characterized, that the hose or tube is flexible.

3. level meter according to claim 1, characterized, that the tube is integrated into the inner wall of the container.

4. Level meter according to one of claims 1-3, characterized in that the tube 32 , the hose 33 or the funnel 29 has a diameter of 0.5 to 2 cm.

5. Level meter according to one of claims 1-4, characterized in that the membrane ( 18 ) on the side facing the measuring chamber ( 16 ) is coated with a gel-like protective layer.