DE2028656B2

DE2028656B2 - Messgeraet zur elektrischen anzeige eines fluessigkeitsstandes

Info

Publication number: DE2028656B2
Application number: DE19702028656
Authority: DE
Inventors: Lawrence Norayr Kendall Park NJ Guevrekian (V St A)
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1969-06-11
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1973-08-09
Also published as: GB1248900A; US3577785A; NL145958B; FR2049911A5; DE2028656A1; DE2028656C3; CH523492A; NL7008535A

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur elektrischen Anzeige eines Flüssigkeitsstandes mit einer in einem Rohr befindlichen Säule einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und einem im Rohr verlaufenden und von der Flüssigkeitssäule je nach ihrer Höhe mehr oder weniger überbrückten, stromdurchflossenen Widerstandsdraht, zur Darstellung der Höhe der Säule als elektrischer Wert. Mit einer Meßstromversorgung wird ein von einem Meßgerät bestimmbarer elektrischer Strom in den Widerstandsdraht eingespeist.

Bei solchen Meßgeräten (Manometern, Standmessern, Thermometern) ist es üblich, eine elektrische Darstellung der Höhe, z. B. einer Quecksilbersäule eines Quecksilbermanometers, dadurch zu erhalten, daß der veränderliche Spannungsabfall an dem durchflossenen im Flüssigkeitsrohr verlaufenden Widerstandsdraht, der je nach Druck unterschiedlich weit in das Quecksilber eintaucht, gemessen wird; mit Manometern dieser Art kann eine elektrische Anzeige eines Druckes mit ziemlich guter Linearität erreicht werden.

Es wurde jedoch gefunden, daß alle Meßinstrumente dieser oder ähnlicher Art für einen Dauerbetrieb nicht gut geeignet sind, da nach einer längeren Betriebsdauer die lineare Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangswerten infolge einer Verschmutzung des Drahtes gestört wird. Aus diesem Grunde sind Meßinstrumente wie die oben beschriebenen für einen Langzeitbetrieb so gut wie unbrauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch eine Verschmutzung des Widerstandsdrahtes beeinträchtigten Langzeitbetrieb zu verbessern, indem die Linearität aufrechterhalten wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem eingangs genannten Meßgerät dadurch erreicht, daß ein Heizstromgeber vorgesehen ist, der mit einem Zeitschalter zur Steuerung der Heizdauer verbunden ist.

Durch den Heizstromgebcr läßt sich der Widerstandsdraht von Zeit zu Zeit reinigen, so daß eingetretene Veränderungen, die die Linearität des Meß-

geräts beeinträchtigen, rückgängig gemacht werden, was zu einem guten Langzeitverhalten des Gerätes führt.

Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß der Zeitschalter den Zeitstromgeber jedesmal dann einschaltet, wenn das Meßgerät in Betrieb genommen wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das täglich einmalige Reinigen, z.B. zu Beginn einer Schicht, ausreicht.

Die Reinigung nimmt man zweckmäßigerweise

ao dann vor, wenn der Flüssigkeitszustand im Meßrohr am niedrigsten ist. Die Flüssigkeitssäule soll dann für die Einschaltdauer des Heizstroms kurz auf niedrigstem Stand gehalten werden, auf den sie unter Umständen erst gebracht werden muß. Eine weitere Fortbildung des erfindungsgemäßen Meßgeräts sieht daher vor, daß die Druckzuführungsleitung zum Rohr ein Ventil enthält, das in einer ersten Stellung den Druck auf die Flüssigkeitssäule einwirken läßt und in einer zweiten Stellung die Druckeinwirkung bei niedrigster Flüssigkeitssäule unterbricht und das mit einer Ventilsteuerschaltung verbunden ist, die an dem Ausgang des Zeitschalters angeschlossen ist und das Ventil während der Heizdauer in der zweiten Stellung hält. Diese Ausbildung ist nicht zwingend, da man den Funktionsablauf auch derart einstellen kann, daß der Heizstrom immer dann eingeschaltet wird, wenn der Flüssigkeitsstand zufällig den niedrigst möglichen Wert erreicht hat.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Meßgeräts mit einem Blockdiagramm der zugehörigen elektrischen Schaltung;

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild des Heizstromgebers des Geräts nach Fig. 1.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Quecksilbermanometer, dessen auf einen Druck ansprechende Quecksilbersäule 12 in einem Rohr 11 enthalten ist.

Ein Widerstandsdraht 13 aus einer Platin-Wolframlegierung oder einer anderen elektrisch leitenden Flüssigkeit verläuft senkrecht durch das Manometerrohr 11 und taucht teilweise in das Quecksilber 12 ein. Es ist der obere Anschluß 15 des Widerstandsdrahts 13 über ein Meßgerät M mit dem Ausgangsanschluß 16 einer Meßstromversorgung 17 und mit der Ausgangsleitung 18 eines Heizstromgebers 23 verbunden und der untere Anschluß des Widerstandsdrahtes 13 geerdet.

Der Heizstromgeber 23 enthält eine Konstantstromquelle 19, einen Schalter 21 und einen Zeitschalter 22 der zur Steuerung der Heizdauer und zur Abschaltung der Konstantstromquelle dient.

Die Druckzuführungsleitung 26 des Manometers enthält ein Ventil 25, das in einer ersten Stellung den Druck auf das Manometer einwirken läßt und in einer zweiten Stellung die Druckeinwirkung unterbricht und den Druck im Manometer abläßt. Das

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Ventil 25 ist mit einer Ventilsteuerungsschaltuns 27 sichert, daß das Ventil 25 für eine bestimmte Dauer verbunden, die an den Ausgang 24 des"Zeitgebers 22 in seiner zweiten Stellung bleibt, in der die Druckeinangeschlossen ist. " wirkung auf das Manometer unterbrochen ist. wo-

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Heizstrom- durch die Quecksilbersäule auf ihrem tiefsten Stand gebers23. Der Zeitschalter 22" enthält <Hn KC-Glied 5 bleibt.

mit einer Kapazität 29, deren negative Seite geerdet Beim Einschalten der Spannungsversorgung ist die

und deren positive Seite einerseits über einen Wider- Konstantstromquelle 19 in Betrieb, und der Heizstand 31 mit einer positiven Versorgungsspannuna strom durchfließt den Widerstandsdraht 13. Die und andererseits mit der Basis eines NPN-Transistors Spannung an der Kapazität 29 ist anfänglich niedrig 32 verbunden ist. Die positive Seite der Kapazität 29 io und steigt mit einer durch die ÄC-Zeitkontante der bildet den Ausgang 24 des Zeitschalters 22 und dient Kapazität 29 und des Widerstands 31 bestimmten zum Anschluß an die Ventilsteuerungsschaltung 27. Geschwindigkeit. Wenn die Ladung der Kapazität 29 Der Kollektor des Transistors 32 ist einerseits über einen durch" den elektronischen Schalter 21 vorbeeinen Widerstand 33 mit der positiven Versor- stimmten Wert erreicht, schalten die Transistoren 32 gungsspannung und über einen Widerstand 34 mit 15 und 35 durch und heben die Basisspannung des der Basis eines PNP-Transistors 35 verbunden. Der Transistors 39. Der Transistor 39 schaltet dann auch Emitter des NPN-Transistors 32 ist direkt mit dem durch und sperrt den Transistors 42, wodurch der Emitter des PNP-Transistors 35 verbunden, dessen Heizstromfluß beendet wird, der etwa 5 bis 10 Se-Kollektor über Serienwiderstände 36 und 37 zur künden betragen kann. Gleichzeitig schaltet, wenn Erde führt. Die Basis des PNP-Transistors 35 ist ao die vorbesüninue Spannung an der Kapazität 29 erüber einen Widerstand 38 geerdet. reicht ist. die Ventilsteuerungsschaltung 27 das Ven-

Der Verbindungspunkt der Widerstände 36 und 37 ül 25 in seine normale, erste Betriebsstellung um. ist mit der Basis eines NPN-Transistors 39 verbun- Nach dem Abschalten der Heiz-Konstantstromquelle den, dessen Emitter direkt geerdet und dessen KoI- 19 durchfließt nur noch der Strom von der Meßlektor einerseits über einen" Widerstand 41 mit der 25 stromversorgung 17 den Widerstandsdraht 13, der für positiven Spannungsversorgung und andererseits als die Messung die erwünschte Spannungsablesung erAusgang des Schalters 21 minder Basis eines NPN- laubt. Die Meßspannung am Punkt 15 ist linear zur Transistors 42 verbunden ist. Der Emitter des Tran- Höhe der Quecksilbersäule und hat folgenden Wert: sistors 42 ist direkt geerdet, und sein Kollektor ist

über einen Widerstand 43 mit der Basis eines PNP- 30 V_A = (I — h)RI_m

Transistors 45 und mit einer Zenerdiode 44 verbun- wobei
den, die in Durchlaßrichtung zwischen der Basis de*

Transistor 45 und der positiven Spannungsversor- V_A = Meßspannung in Volt,

gung liegt. Der Emitter des Transistors 45 ist über / = Länge des Widerstandsdrahtes,

einen Widerstand 46 mit der positiven Spannungs- 35 h = Höhe der Quecksilbersäule, Versorgung verbunden, während sein Kollektor einer- R - Widerstand des Drahtes pro Längeneinheit

seits über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode und

47 mit dem Ausgang 18 der Heizstromversorgung 23 I_n, = Meßstrom,

und andererseits über einen Widerstand 48 mit Erde

verbunden ist. 40 Ein für das vorliegende Ausführungsbeispiel geeig-

Bei der üblichen periodischen Benutzung eines neter Widerstandsdraht hat einen Gesamtwiderstand Meßgeräts der hier vorliegenden Art wurde gefun- von etwa 40 Ohm. Ein typischer Wert für den Heizden, daß es genügt, den Reinigungsvorgang einmal strom, der während eines Reinigungsvorgangs den pro Tag ablaufen zu lassen, um den Widerstands- Widerstandsdraht durchfließt, beträgt etwa 0,6 A, ein draht praktisch frei von Verschmutzung zu halten 45 Wert der geeignet ist in 5 bis 10 Sekunden den und damit Genauigkeit der Funktion zu sichern. Es Widerstandsdraht auf etwa 370 C aufzuheizen. Es ist daher günstig, die Reinigung des Drahtes am Be- ist zu beachten, daß die verwendete Temperatur unginn jeder neuen Schicht vorzunehmen, d. h. bei- terhalb der Temperatur liegen muß, die Veränderunspielsweise einmal alle 8 Stunden. Daher ist das vor- gen in der Drahtlegierung bewirkt, andererseits jeliegende Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß bei 50 doch genügend hoch sein muß, um die Verschmutjeder Inbetriebnahme am Beginn einer neuen Schicht zung vom Draht zu entfernen. Eine der besonders der Reinigungsvorgang automatisch abläuft, wobei unerwünschten Verunreinigungen des Drahtes der die vorbestimmte Dauer des Reinigungsvorgangs vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise durch den Zeitschalter 22 gesteuert wird. Quecksilbersulfat HgSO₄.

Zu Beginn eines jeden solchen Reinigungsvorgangs 55 Wenn die Reinigung des Drahtes nicht zu jedem muß die Quecksilbersäule auf ihrem tiefsten Stand Arbeitsbeginn stattfinden soll, sondern wenn ein sein, so daß praktisch die gesamte Länge des Dnhtes kontinuierlicher Dauerbetrieb geplant ist, kann die 13 vom Heizstrom durchflossen wird. Diese Bedin- Erfindung so ausgeführt werden, daß selbsttätig gung erfüllt die Ventilsteuerungsschaltung 27 zusam- durch den Zeitschalter oder manuell zu bestimmten men mit dem Ventil 25, durch die der Druck vom 60 Zeiten der Reinigungsprozeß eingeleitet wird. Eine Manometer jeweils am Schluß einer Arbeitsschicht andere Modifikation besteht darin, beide Stromquelbeim Abschalten des Geräts abgelassen wird. Beim len in eine einzige Einheit zu vereinigen, die zwi-Einschalten des gesamten Systems am Beginn einer sehen einer Stromhöhe für die Drahtheizung und neuen Schicht ist durch die Verbindung der Ventil- einer anderen Stromhöhe für die Messung umschalsteuerungsschaltung 27 mit dem Zeitschalter 22 ge- 65 ten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßgerät zur elektrischen Anzeige eines Flüssigkeitsstandes mit einer in einem Rohr befindlichen Säule einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, und einem im Rohr verlaufenden von der Flüssigkeitssäule je nach ihrer Höhe mehr oder weniger überbrückten, stromdurchflossenen Widerstandsdraht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizstromgeber (23) vorgesehen ist, der mit einem Zeitschalter (22) zur Steuerung der Heizdauer verbunden ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (22) den Heizstromgeber (23) jedesmal dann einschaltet, wenn das Meßgerät in Betrieb genommen wird.

3. Meßgerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Flüssigkeitssäule \on einem auf sie einwirkenden Druck abhängig ist. daß die Druekzuiühiungskiiung (26) zum Rohr (11) ein Ventil (25) enthält, das in einer ersten Stellung den Druck auf die Flüssigkeitssäule einwirken läßt und in einer zweiten Stellung die Druckeinwirkung bei niedrigster Flüssigkeitssäule unterbricht und das mit einer Ventilsteuerschaltung (27) verbunden ist. die an dem Ausgang (24) des Zeitschalters (22) angeschlossen ist und das Ventil während der Heizdauer in der zweiten Stellung hält.