DE19841597C1

DE19841597C1 - Container filling level measuring device e.g. for water tank

Info

Publication number: DE19841597C1
Application number: DE1998141597
Authority: DE
Inventors: Peter Renk
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-09-12

Abstract

The filling level measuring device is provided by a screw fitting (1) enclosing a hollow space (2) closed by a membrane (3) which is oscillated by an electromechanical transducer (4) within the hollow space, the membrane oscillation detected by an oscillation element (5) on the opposite side of the membrane with 3 relatively spaced arms (51,53) positioned symmetrically and coupled together at a common point.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter.The invention relates to a device for determining a predetermined level in a container.

In der US-A 54 08 168, der DE 36 23 741 A1 und der DE 44 29 236 A1 ist jeweils eine Vorrichtung zur Feststellung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter beschrieben, die umfaßt:
US-A 54 08 168, DE 36 23 741 A1 and DE 44 29 236 A1 each describe a device for determining a predetermined fill level in a container, which comprises:

- a screw-in piece with a cavity,
- a membrane,
- An electromechanical transducer arrangement and
- a one-piece oscillating element
- with a first vibrating rod and
- With a second vibrating rod, whereby
- The membrane with an edge on one end of the Cavity is firmly clamped in the screw and so that the cavity closes pressure-tight,
- The transducer assembly is housed in the cavity and with a first side of the membrane facing the cavity is mechanically coupled so that the membrane in operation mechanical vibrations is offset and detected become,
- The vibrating rods spaced from each other on one Cavity facing away from the second side of the membrane are fixed and
- The first vibrating rod in those carried out by the membrane Vibrations a different deflection than the second Vibrating rod experiences.

Das Schwingelement der DE 36 23 741 A1 umfaßt einen dritten Schwingstab, der von den beiden anderen Schwingstäben beabstandet auf der zweiten Membranseite fixiert ist und bei den von der Membran ausgeführten mechanischen Schwingungen eine andere Auslenkung als der erste und der zweite Schwingstab erfährt.The vibrating element of DE 36 23 741 A1 comprises a third Vibrating rod, that of the other two vibrating rods is fixed spaced on the second side of the membrane and at the mechanical vibrations carried out by the membrane different deflection than the first and the second vibrating rod experiences.

Diese Vorrichtungen werden in der dem vorbestimmten Füllstand entsprechenden Höhe am Behälter so angebracht, daß das jeweilige Schwingelement in das Behälterinnere hineinragt und somit in das Füllgut eintaucht, wenn dieses den vorbestimmten Füllstand erreicht. Eine geeignete Ansteuer- und Auswerteschaltung für die elektromechanische Wandleranordnung ist in der US-A 57 43 134 beschrieben.These devices are at the predetermined level appropriate height attached to the container so that respective vibrating element protrudes into the interior of the container and thus immersed in the product when it is the predetermined Level reached. A suitable control and Evaluation circuit for the electromechanical transducer arrangement is described in US-A 57 43 134.

Nach einem Ausführungsbeispiel der eingangs genannten US-A 54 08 168 sind die Schwingstäbe, das Einschraubstück und die Membran als einstückiges metallisches Formteil hergestellt. Dieses wird bevorzugt als Gußteil vorgefertigt, das jedoch in weiteren Bearbeitungsstufen an den Kanten und Oberflächen nachbearbeitet werden muß. Der Fertigungsaufwand des Formteils und damit der gesamte Herstellungsaufwand der Vorrichtung ist dadurch sehr hoch.According to an embodiment of the above US-A 54 08 168 are the vibrating rods, the screw and the membrane is produced as a one-piece metallic molded part. This is preferably prefabricated as a casting, but in further processing steps on the edges and surfaces must be reworked. The manufacturing effort of the molded part and thus the total manufacturing cost of the device therefore very high.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Feststellung eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter anzugeben, die kostengünstig hergestellt werden kann.An object of the invention is to provide a device for Determination of a predetermined level in a container specify that can be manufactured inexpensively.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is solved by the features of claim 1. Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß einfache und billige Halbzeuge für die Fertigung des Schwingelements verwendet werden können.An advantage of the invention is that simple and cheap semi-finished products for the manufacture of the vibrating element can be used.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention and further advantages are now based on a Embodiment that in the figures of the drawing is illustrated, explained in more detail; same parts are in the Figures with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt die Vorrichtung in einer ersten Seitenansicht, und Fig. 1 shows schematically and partially in section the device in a first side view, and

Fig. 2 zeigt schematisch das Schwingelement der Vorrichtung der Fig. 1 in einer ihr gegenüber um 90° gedrehten zweiten Seitenansicht. Fig. 2 shows schematically the vibrating element of the device of Fig. 1 in a second side view rotated by 90 °.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Feststellen und/oder Überwachen eines vorbestimmten Füllstandes in einem Behälter in einer ersten Seitenansicht schematisch dargestellt.In Fig. 1, a device for determining and / or monitoring a predetermined level in a container is shown schematically in a first side view.

Die Vorrichtung besteht aus einem Einschraubstück 1 mit einem Hohlraum 2, einer Membran 3, einer elektromechanischen Wandleranordnung 4 sowie einem einstückigen Schwingelement 5.The device consists of a screw-in piece 1 with a cavity 2 , a membrane 3 , an electromechanical transducer arrangement 4 and a one-piece oscillating element 5 .

Das Einschraubstück 1 ist rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse L ausgebildet und weist einen nah an einer Stirnseite befindlichen äußeren Abschnitt auf, der zylinderförmig und mit einem Außengewinde 11 versehen ist, das zur Befestigung des Einschraubstücks 1 in einer Wand eines nicht dargestellten Behälters dient.The screw-in piece 1 is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis L and has an outer section located close to an end face, which is cylindrical and is provided with an external thread 11 which serves to fasten the screw-in piece 1 in a wall of a container, not shown.

Das Einschraubstück 1 besitzt einen Hohlraum 2, der ebenfalls rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsachse L ausgebildet ist und einen von der Stirnseite ausgehenden ersten Hohlraumabschnitt 21 und einen daran anschließenden zweiten Hohlraumabschnitt 22 aufweist, wobei beide Hohlraumabschnitte 21, 22 ebenfalls zylinderförmig sind. Der Durchmesser des Hohlraumabschnitts 21 ist kleiner als der Durchmesser des Hohlraumabschnitts 22, so daß zwischen beiden ein Einzug 23 ausgebildet ist.The screw-in piece 1 has a cavity 2 , which is also rotationally symmetrical with respect to a longitudinal axis L and has a first cavity section 21 starting from the end face and a second cavity section 22 adjoining it, both cavity sections 21 , 22 also being cylindrical. The diameter of the cavity section 21 is smaller than the diameter of the cavity section 22 , so that an indentation 23 is formed between the two.

Die Membran 3 ist eine flache Scheibe, deren Durchmesser mit dem der Stirnseite des Einschraubstücks 1 übereinstimmt. Sie ist an ihrem Rand 33 mit der Stirnseite des Einschraubstückes 1 fest verbunden, so daß sie den Hohlraum 2 bündig und druckdicht verschließt. Die Biegesteifigkeit der Membran 3 ist dabei viel geringer als die des Einschraubstücks 1.The membrane 3 is a flat disc, the diameter of which corresponds to that of the end face of the screw-in piece 1 . It is firmly connected at its edge 33 to the end face of the screw-in piece 1 , so that it closes the cavity 2 flush and pressure-tight. The bending stiffness of the membrane 3 is much lower than that of the screw-in piece 1 .

Innerhalb des Hohlraumabschnitts 22 ist die elektromechanische Wandleranordnung 4 untergebracht, die einen piezoelektrischen Erregungswandler 41 und einen piezoelektrischen Empfangswandler 42 umfaßt. Ferner gehört zur Wandleranordnung 4 ein Metallbolzen 43. Dieser ist an der Membran 3 auf einer dem Hohlraum 2 zugewandten ersten Membranseite 31 so fixiert, daß er an deren Mittelpunkt eine feste Verbindungsstelle 431 bildet und auf dieser senkrecht steht.The electromechanical transducer arrangement 4 , which comprises a piezoelectric excitation transducer 41 and a piezoelectric receiving transducer 42, is accommodated within the cavity section 22 . A metal bolt 43 also belongs to the converter arrangement 4 . This is fixed to the membrane 3 on a first membrane side 31 facing the cavity 2 in such a way that it forms a fixed connection point 431 at the center thereof and is perpendicular to the latter.

Der Metallbolzen 43 weist einen Durchmesser auf, der wesentlich kleiner als der Durchmesser des Hohlraumabschnittes 21 ist und hat ein in den Hohlraumabschnitt 22 hineinragendes Ende mit einem Gewinde 432 zur Aufnahme einer Mutter 433.The metal bolt 43 has a diameter that is substantially smaller than the diameter of the cavity section 21 and has an end protruding into the cavity section 22 with a thread 432 for receiving a nut 433 .

Der Erregungswandler 41 und der Empfangswandler 42 bestehen aus mehreren ringförmigen Elementen, die hintereinander auf dem Metallbolzen 43 und gegen diesen elektrisch isoliert zu einem Stapel angeordnet sind. Dabei sind einzelne piezoelektrische Elemente, Elektrodenringe und Isolierringe so miteinander kombiniert, daß im eingebauten Zustand der Erregungswandler 41 und der Empfangswandler 42 gebildet sind, wobei der Erregungswandler 41 und der Empfangswandler 42 elektrisch voneinander getrennt jedoch mechanisch miteinander gekoppelt sind. Der Stapel auf dem Metallbolzen 43 wird mittels der Mutter 433 an dessen freiem Ende gegen den Einzug 23 gespannt, wodurch die ringförmigen Elemente sowie die Membran 3 eine mechanische Vorspannung erfahren. The excitation transducer 41 and the receiving transducer 42 consist of a plurality of ring-shaped elements which are arranged one behind the other on the metal bolt 43 and in an electrically insulated manner to form a stack. Individual piezoelectric elements, electrode rings and insulating rings are combined with one another in such a way that the excitation transducer 41 and the receiving transducer 42 are formed in the installed state, the excitation transducer 41 and the receiving transducer 42 being electrically separated from one another but mechanically coupled to one another. The stack on the metal bolt 43 is clamped against the feed 23 at its free end by means of the nut 433 , as a result of which the annular elements and the membrane 3 are subjected to a mechanical prestress.

Der Erregungswandler 41 wird im Betrieb von einem elektrischen Wechselsignal angesteuert, wodurch eine dazu proportionale, in Richtung der Längsachse L wirkende mechanische Kraft sowohl auf den Empfangswandler 42 als auch mittels des Metallbolzen 43 auf die Membran 3 übertragen wird. Dadurch werden die Membran 3 und der Empfangswandler 42 in mechanische Schwingungen versetzt, und zwar führt die Membran 3 um ihren fixierten Rand 33 Wölbungsschwingungen aus. Der Empfangswandler 42 wandelt diese mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Wechselsignal. Eine geeignete elektronische Ansteuer- und Auswerte-Elektronik für die Wandleranordnung 4 ist in der US-A 5,743,134 beschrieben. Dabei wird das elektrische Wechselsignal, mit dem der Erregungswandler 41 angesteuert wird, aus dem vom Empfangswandler 42 abgegebenen elektrischen Wechselsignal gebildet, das um einem bestimmten Betrag phasenverschoben und verstärkt an den Erregungswandler 41 angelegt wird.The excitation transducer 41 is driven in operation by an electrical alternating signal, as a result of which a mechanical force which is proportional thereto and acts in the direction of the longitudinal axis L is transmitted both to the receiving transducer 42 and to the membrane 3 by means of the metal bolt 43 . As a result, the membrane 3 and the receiving transducer 42 are set in mechanical vibrations, specifically the membrane 3 executes arching vibrations around its fixed edge 33 . The receive converter 42 converts these mechanical vibrations into an electrical alternating signal. A suitable electronic control and evaluation electronics for the converter arrangement 4 is described in US-A 5,743,134. The alternating electrical signal with which the excitation converter 41 is controlled is formed from the alternating electrical signal emitted by the receiving converter 42 , which is phase-shifted and applied to the excitation converter 41 by a certain amount.

Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau des Einschraubstücks 1 zusammen mit der Membran 3 und der Wandleranordnung 4 ist an sich bereits in der US-A 5,743,134 beschrieben. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Wandleranordnung mit gestapelten piezoelektrischen Elementen kann die elektromechanische Wandleranordnung auch aus einem einteiligen, auf der ersten Membranseite 31 fixierten piezoelektrischen Element mit mindestens zwei Elektroden oder auch aus einer Spulenanordnung mit einer Erregerspule und einer Empfangsspule, die um einen auf der ersten Membranseite 31 fixierten Metallbolzen angordnet sind, bestehen. The structure shown in Fig. 1 of the screw-1 together with the membrane 3 and the transducer array 4 is located described already in the US-A 5,743,134. Instead of the transducer arrangement shown in FIG. 1 with stacked piezoelectric elements, the electromechanical transducer arrangement can also consist of a one-piece piezoelectric element with at least two electrodes fixed on the first diaphragm side 31, or also of a coil arrangement with an excitation coil and a reception coil which is arranged around the first membrane side 31 fixed metal bolts are arranged, exist.

Das einstückige Schwingelement 5 besitzt ein erstes Bein 51, ein zweites Bein 52 und ein drittes Bein 53. In der Seitenansicht der Fig. 1 ist das Bein 52 vom Bein 51 verdeckt.The one-piece oscillating element 5 has a first leg 51 , a second leg 52 and a third leg 53 . In the side view of FIG. 1, leg 52 is covered by leg 51 .

Die drei Beine sind einerseits voneinander beabstandet auf einer dem Hohlraum 2 des Einschraubstücks 1 abgewandten zweiten Membranseite 32 fixiert, wobei das Bein 53 mit der Membranseite 32 eine feste Verbindungstelle 531 (s. Fig. 2) bildet, die einen anderen radialen Abstand zur Längsachse L als das Bein 51 und/oder das Bein 52 aufweist, und andererseits sind die drei Beine an einer der Membranseite 32 gegenüberliegenden gemeinsamen Verbindungstelle 534 fest miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle 531 liegt bevorzugt im Zentrum der Membranseite 32, was in den Fig. 1 und 2 zwar nicht direkt darstellbar ist, aber aus dem Vergleich der beiden Figuren sich zwanglos ergibt.The three legs are fixed at a distance from one another on a second membrane side 32 facing away from the cavity 2 of the screw-in piece 1 , the leg 53 forming a fixed connection 531 with the membrane side 32 (see FIG. 2), which has a different radial distance from the longitudinal axis L. than the leg 51 and / or the leg 52 , and on the other hand the three legs are firmly connected to one another at a joint connection point 534 opposite the membrane side 32 . The connection point 531 is preferably located in the center of the membrane side 32 , which, although it cannot be represented directly in FIGS. 1 and 2, results from the comparison of the two figures.

Das Bein 53 des Schwingelements 5 weist bezüglich der Längsachse L einen ersten und einen zweiten Hochpunkt 532, 533 auf, deren jeweilige Tangenten senkrecht auf der Membranseite 32 stehen. Die im Bereich des jeweiligen Hochpunkts 532, 533 bogenförmig verlaufenden Abschnitte des Beins 53 sind so ausgebildet, daß sie knickfrei ineinander übergehen und somit das Bein 53 ein "S" beschreibt. Der Verlauf des Beins 53 kann z. B. auch Z-förmig sein.The leg 53 of the oscillating element 5 has a first and a second high point 532 , 533 with respect to the longitudinal axis L, the respective tangents of which are perpendicular to the membrane side 32 . The sections of the leg 53 which run in the form of an arc in the region of the respective high point 532 , 533 are designed such that they merge into one another without kinks and thus the leg 53 describes an "S". The course of the leg 53 can e.g. B. also be Z-shaped.

Die Fig. 2 zeigt schematisch das Schwingelement 5 der Vorrichtung von Fig. 1 in einer ihr gegenüber um die Längsachse L nach links um 90° gedrehten zweiten Seitenansicht. Das Schwingelement 5 ist als Dreibein zu sehen, das symmetrisch bezüglich der Längsachse L ist, wobei die Beine 51, 52 im wesentlichen ein "U" bilden; sie können z. B. auch ein "V" bilden. FIG. 2 schematically shows the oscillating element 5 of the device of FIG. 1 in a second side view rotated by 90 ° to the left about the longitudinal axis L. The oscillating element 5 can be seen as a tripod which is symmetrical with respect to the longitudinal axis L, the legs 51 , 52 essentially forming a "U"; you can e.g. B. also form a "V".

Da das erste und das zweite Bein 51, 52 nahe am Rand 33 der Membran 3 fixiert sind, versetzen deren Schwingungen hauptsächlich das Bein 53 relativ zur Verbindungsstelle 534 (s. Fig. 1) in Schwingungen. Dadurch wird das S-förmige Bein 53 in Richtung der Längsachse L gestaucht oder gedehnt, wobei die Hochpunkte 532, 533 (s. Fig. 1) sich zwar bewegen, jedoch weniger als die Verbindungsstelle 531 des Beins 53 mit der Membran 3.Since the first and second legs 51 , 52 are fixed close to the edge 33 of the membrane 3 , their vibrations mainly cause the leg 53 to vibrate relative to the connection point 534 (see FIG. 1). As a result, the S-shaped leg 53 is compressed or stretched in the direction of the longitudinal axis L, the high points 532 , 533 (see FIG. 1) moving, but less than the connection point 531 of the leg 53 with the membrane 3 .

Im Betrieb bildet die Vorrichtung einen mechanischen Schwingkreis, der praktisch aus der Membran 3, der Wandleranordnung 4, dem Schwingelement 5 und einem das Schwingelement 5 umgebenden Medium besteht. Solch ein mechanischer Schwingkreis hat die Eigenschaft, daß zwischen den durch den Erregungswandler 41 erzeugten Schwingungen bestimmter Frequenz bzw. Frequenzen und den vom Empfangswandler 42 erfaßten Schwingungen der gleichen Frequenz bzw. Frequenzen sowohl eine Phasenverschiebung als auch ein Amplitudenverhältnis bestehen, deren Werte dieser Frequenz bzw. diesen Frequenzen eindeutig zuordenbar sind. Der Wert der Phasenverschiebung bzw. des Amplitudenverhältnisses bei bestimmter Frequenz ändert sich, wenn die Art des Medium sich ändert oder geändert wird.In operation, the device forms a mechanical resonant circuit, which practically consists of the membrane 3 , the transducer arrangement 4 , the vibrating element 5 and a medium surrounding the vibrating element 5 . Such a mechanical resonant circuit has the property that between the vibrations of certain frequency or frequencies generated by the excitation transducer 41 and the vibrations of the same frequency or frequencies detected by the receiving transducer 42 there is both a phase shift and an amplitude ratio, the values of this frequency or these frequencies can be clearly assigned. The value of the phase shift or the amplitude ratio at a specific frequency changes when the type of medium changes or is changed.

Der Schwingkreis weist bei bestimmten Frequenzen, den sogenannten Eigenfrequenzen, Amplitudenverhältnisse auf, die im Vergleich zu den Amplitudenverhältnissen bei anderen Frequenzen maximal sind. Kennzeichnend für eine dieser Eigenfrequenzen ist, daß zwischen den durch den Erregungswandler 41 erzeugten Schwingungen mit dieser Eigenfrequenz und den von dem Empfangswandler 42 erfaßten Schwingungen eine feste Phasenverschiebung besteht von z. B. -90°. Die Schwingungen mit dieser Eigenfrequenz haben im Vergleich zu Schwingungen mit anderen Frequenzen, insb. auch zu Oberschwingungen, bei gleicher Erregungsenergie maximale Amplitude.The resonant circuit has amplitude ratios at certain frequencies, the so-called natural frequencies, which are maximum in comparison to the amplitude ratios at other frequencies. It is characteristic of one of these natural frequencies that between the vibrations generated by the excitation transducer 41 with this natural frequency and the vibrations detected by the receiving transducer 42 there is a fixed phase shift of e.g. B. -90 °. The vibrations with this natural frequency have maximum amplitude in comparison to vibrations with other frequencies, in particular also with harmonics, with the same excitation energy.

Der Wert dieser Eigenfrequenz wird u. a. durch die Dichte des umgebenden Mediums beeinflußt, und zwar in der Weise, daß bei einem Medium mit einer geringen Dichte, z. B. Luft, die Eigenfrequenz höher ist als bei einem Medium mit einer demgegenüber größeren Dichte, z. B. Wasser als Füllmedium des Behälters.The value of this natural frequency is u. a. through the density of the surrounding medium, in such a way that with a medium with a low density, e.g. B. air, the natural frequency is higher than with a medium with a in contrast greater density, e.g. B. water as a filling medium of the container.

Einen ähnlichen Einfluß auf das Schwingverhalten wie die Dichte haben auch die Viskosität und die Reibung des Füllmediums. Es hat sich gezeigt, daß bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Eigenfrequenz für Luft z. B. 500 Hz und für Wasser z. B. 480 Hz beträgt.A similar influence on the vibration behavior as that Density also have the viscosity and friction of the Filling medium. It has been shown that in one device according to the invention the natural frequency for air e.g. B. 500 Hz and for water z. B. is 480 Hz.

Unter Ausnutzung dieser Abhängigkeiten des Schwingverhaltens des durch die Vorrichtung gebildeten Schwingkreises von dem das Schwingelement 5 gerade umgebenden Medium kann ein vorbestimmter Füllstand dadurch festgestellt werden, daß die Vorrichtung in dessen Höhe am Behälter so angebracht ist, daß das Schwingelement 5 in das Behälterinnere hineinragt, die Wandleranordnung 4, die Membran 3 und das Schwingelement 5 zu mechanischen Dauerschwingungen bestimmter Frequenz z. B. der Eigenfrequenz, angeregt werden, diese Schwingungen durch den Empfangswandler 42 in ein elektrisches Wechselsignal gewandelt und einer Ansteuer- und Auswerteelektronik zugeführt werden und eine Änderung im Schwingverhalten bei der Änderung des das Schwingelement umgebenden Mediums z. B. beim Eintauchen des zuvor frei in Luft schwingenden Schwingelements in das Füllmedium, erfaßt und ausgewertet wird.Taking advantage of these dependencies of the oscillation behavior of the oscillation circuit formed by the device on the medium just surrounding the oscillation element 5 , a predetermined fill level can be determined in that the device is attached to the container at its height such that the oscillation element 5 projects into the interior of the container Transducer arrangement 4 , the membrane 3 and the vibrating element 5 for mechanical constant vibrations of a certain frequency z. B. the natural frequency, these vibrations are converted by the receiving transducer 42 into an electrical alternating signal and supplied to a control and evaluation electronics and a change in the vibration behavior when changing the medium surrounding the vibrating element z. B. when immersing the previously freely vibrating vibrating element in the filling medium, is detected and evaluated.

In der US-A 5,743,134 dient die Ansteuer- Elektronik dazu, das von dem Empfangswandler 42 abgegebene elektrische Signal aufzunehmen, es um einen festgelegten Betrag phasenzuverschieben und in geeigneter Weise verstärkt auf den Erregungswandler 41 zurückzukoppeln, so daß der mechanische Schwingkreis in Verbindung mit der Ansteuer- Elektronik selbsterregt schwingt, und zwar genau mit den Frequenzen, die beim Zurückkoppeln auf den Erregungswandler 41 eine Mitkopplung erfahren.In US Pat. No. 5,743,134, the control electronics serve to receive the electrical signal emitted by the reception converter 42 , to phase-shift it by a fixed amount and to appropriately feed it back to the excitation converter 41 , so that the mechanical resonant circuit in connection with the control - Electronics self-excited vibrates, and precisely with the frequencies that experience feedback when coupling back to the excitation converter 41 .

Das Anstoßen des Schwingkreises kann durch Einkopplung äußerer Schwingungen mit einem breiten Frequenzband durch die Aufnahme von in der Umgebung der Vorrichtung stets vorhandenen mechanischen Schwingungen, die z. B. direkt über das Schwingelement in Form akkustischer Schwingungen oder über die Behälterwand in Form von Vibrationen eingekoppelt werden, erfolgen. Desweiteren kann das Anstoßen des Schwingkreises durch Ansteuern des Erregungswandlers mit einem entsprechend breitbandigen elektrischen Signal, z. B. Nadel- oder Rechteckimpulsen erreicht werden.The resonance circuit can be triggered by coupling external vibrations with a wide frequency band the inclusion of always in the vicinity of the device existing mechanical vibrations, the z. B. directly above the vibrating element in the form of acoustic vibrations or coupled in via the container wall in the form of vibrations will be done. Furthermore, toasting the Resonant circuit by controlling the excitation converter a corresponding broadband electrical signal, e.g. B. Needle or rectangular pulses can be achieved.

Das elektrische Wechselsignal, das dieser durch den Betrag der Phasenverschiebung bestimmten Dauerschwingung entspricht, wird der Auswerte-Elektronik zugeführt, wo dessen Frequenz ermittelt und mit einem Grenzwert verglichen wird, der zwischen dem Wert der Resonanzfrequenz für Luft und dem für das Füllmedium liegt. The alternating electrical signal that this by the amount the continuous oscillation determined by the phase shift corresponds to the evaluation electronics, where its frequency determined and with a limit is compared between the value of the resonance frequency for air and that for the filling medium.

Die Auswerte-Elektronik bildet aus dem Ergebnis dieses Vergleichs ein Signal, das eine Information darüber enthält, ob der vorbestimmte Füllstand vom Füllmedium erreicht ist oder nicht; dieses Signal wird i. a. als Füllstandssignal bezeichnet.The evaluation electronics form this from the result Compare a signal that provides information about it contains whether the predetermined level of the filling medium is reached or not; this signal is i. a. as Level signal called.

Bei der Erfindung kann eine durch Ablagerungen des Füllmediums auf dem Schwingelement hervorgerufene Verringerung der Ansprechempfindlichkeit des Füllstandssignals durch Anbringen zusätzlicher Massen am Bein 53, z. B. durch Auflöten von Metallplättchen oder Aufkleben von Kunststoffplättchen, vermieden werden.In the invention, a reduction in the sensitivity of the level signal caused by deposits of the filling medium on the oscillating element can be achieved by attaching additional masses to the leg 53 , e.g. B. be avoided by soldering metal plates or gluing plastic plates.

Besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß das Schwingelement 5 als einstückiges Stanz-Biege-Teil gefertigt werden kann. Dazu wird in einer ersten Fertigungsstufe aus einem Metallblech oder einer Kunststofflage zunächst ein Stanzteil preisgünstig gefertigt, das z. B. einen T- bzw. einen Y-förmigen Grundriß aufweist. In einer nachfolgenden Fertigungsstufe erfolgt dann das Biegen des ersten und zweiten Beins zu der oben beschriebenen U- bzw. V-Form und das Biegen des dritten Beins in die oben beschriebene S- bzw. Z-Form.It is particularly advantageous in the invention that the vibrating element 5 can be manufactured as a one-piece stamped and bent part. For this purpose, a stamped part is first inexpensively manufactured from a metal sheet or a plastic layer in a first production stage. B. has a T- or a Y-shaped plan. In a subsequent production stage, the first and second legs are then bent into the U or V shape described above and the third leg is bent into the S or Z shape described above.

Daran anschließend wird das Stanz-Biege-Teil mit der Membran hart verlötet bzw. auf diese aufgeschweißt. Dies kann z. B. in einem entsprechenden Löt- bzw. Schweißofen erfolgen, so daß mehrere Stanz-Biege-Teile gleichzeitig verarbeitet werden können, was sich wiederum kostensenkend auswirkt.Then the stamped and bent part with the Membrane hard soldered or welded onto it. This can e.g. B. in a corresponding soldering or welding furnace take place so that several stamped and bent parts at the same time can be processed, which in turn reduces costs affects.

Claims

1. A device for determining a predetermined level in a container, which device comprises:

1. a screw-in piece ( 1 ) with a cavity ( 2 ),
2. a membrane ( 3 ),
3. an electromechanical transducer arrangement ( 4 ) and
4. with a one-piece oscillating element ( 5 )
- 1. a first leg ( 51 ),
- 2. a second leg ( 52 ) and
- 3. a third leg ( 53 ), being
5. the membrane is firmly clamped into the screw-in piece ( 1 ) with an edge ( 33 ) on one end face of the cavity ( 2 ) and thus closes the cavity ( 2 ) in a pressure-tight manner,
6. the transducer arrangement ( 4 ) housed in the cavity ( 2 ) and mechanically coupled to a cavity ( 2 ) facing the first membrane side ( 31 ) so that the membrane ( 3 ) is set in operation in mechanical vibrations and these are detected ,
7 the legs (51, 52, 53) spaced apart from each fixed on a side facing away from the cavity (2) diaphragm second side (32) and opposite to a second side of the membrane (32) common junction (534) are fixedly connected together, and
8. the third leg ( 53 ) undergoes such a different deflection than the first leg ( 51 ) and / or the second leg ( 52 ) in the vibrations carried out by the membrane ( 3 ) that the third leg ( 53 ) in the direction of Longitudinal axis (L) is compressed or stretched.

2. Device according to claim 1, in which the legs ( 51 , 52 , 53 ) of the oscillating element ( 5 ) are shaped and arranged with respect to one another such that the oscillating element ( 5 ) is symmetrical with respect to a longitudinal axis (L) in a first side view.

3. Device according to claim 2, in which the legs ( 51 , 52 , 53 ) of the oscillating element ( 5 ) are shaped and arranged with respect to one another in such a way that the oscillating element ( 5 ) is a tripod in the first side view.

4. The device according to claim 3, wherein the first and the second leg ( 51 , 52 ) of the oscillating element ( 5 ) are shaped and arranged relative to one another such that the oscillating element has a U-shape or a V-shape in the first side view.

5. The device according to claim 3, wherein the third leg ( 53 ) of the oscillating element ( 5 ) is shaped and arranged so that it is rotated in a second, compared to the first side view about the longitudinal axis (L) at least a first arcuate section and has a second arcuate portion.

6. The device according to claim 5, wherein the third leg ( 53 ) of the oscillating element ( 5 ) is shaped such that it has an S-shape or a Z-shape in the second side view.

7. The device according to claim 1, wherein the oscillating element ( 5 ) consists of metal or plastic.

8. The device according to claim 7, wherein the oscillating element ( 5 ) is a stamped and bent part.

9. The device according to claim 7, wherein the first or second or third leg ( 51 , 52 , 53 ) is fixed by means of a soldered connection or a welded connection on the second membrane side ( 32 ).