DE2050275A1 - Fluid Positionssensor - Google Patents

Description

DR. MÖLLER-BORI DlPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRAMKOW

PATENTANWÄLTE

is. on:

We/Sv - A 2117

ATOMIC ENERGY OF CANADA LIMITED Ottawa, Ontario, Canada

Fluid-Positionssensor

Di':. Erfindung betrifft einen Fluid -Positionssensor.

In uo-i letzt; sn Jahren ist auf dem Gebiet der Fluid-Regel-.^r.yr;ü(j-ic 'aiii rascher Foi'tschritt erzielt·: worden. Komplexe, preiswerte und zuverlässige Systeme, welche aus Fluideinrichtun^on aufgebaut sind, haben sich für Aufgaben in einer 'j ei ten Vielfalt von Ingenieurgebieten als geeignet erwiüoon, insbesondere auf den Gebieten der Kern- und der Haurtfahrt-Technik sowie in der medizinischen und der industriellen Technik. Jedoch hat das Fehlen geeigneter Benno r·--Elemente dazu geführt, daß einige Vorteile der Fluid;.i'r, lerne verloren gegangen sind. Wenn elektrische oder !Mechanische Sensoren in Fluidsystemen verwendet werden, besitzt das Gesamtsystem die Begrenzungen von beiden El or;) uiYb Unarten. Es besteht daher eine Notwendigkeit für

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Dr. MOIIw-lor« Dr. Mwilfc · Or. OmM · Dlpl.-In·. ***we\i Dipt.-Inf. Orimkow

IraiMKhwaig, Am Mr««V*Hi · * MlnchM 23, Ileb«rt-Koch-S4fa«t I 7 KuHoart - *o* CannitaH

Τ·Μοη (0531) 2 M V IMtIo* (Mil) S1110, TcIw 9230» ma** MwtMra·· 3, Talafon (0711) 5*73<1

Sensor-Elemente, welche ein Fluid als Betriebsmedium ver-Yienden und keine beweglichen mechanischen Teile aufweisen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine fluidbetätigte Einrichtung zur Positionsabtastung zu schaffen. Die Erfindung ist dazu ideal geeignet, den Pegel einer Flüssigkeit oder die Stellung eines Kolbens in einem Rohr zu erfassen. Die Vorrichtung ist einfach, die Komponenten sind billig, und sie arbeitet in einer digitalen Technik, was der allgemeinen Tendenz in großen Steuer- oder Regelsystemen entspricht. Der Sensor hat andere potentielle Anwendungsgebiete, wie beispielsweise in der Analog-Digital-Umwandlung.

Allgemeiner gesagt, die Erfindung kann verwendet werden, um eine beliebige Variable abzutasten, die in eine mechanische Verlagerung überführt werden kann. Beispielsweise könnte die Vorrichtung dazu verwendet werden, den Pegel des Quecksilbers in einer Thermometersäule abzutasten, um dadurch die Temperatur zu erfassen.

In terntechnisehen Anwendungen besitzen fluidsysteme einige besondere Vorteile gegenüber elektronischen Systemen. Hire Zuverlässigkeit und ihre nützliche Lebensdauer werden durch Strahlung nielrfe wesentlich beeinflußt. Außerdem sind Fluideinrichtungen preiswert und können nit den bereits in. Reaktor vorhandenen Fluidmedien arbeiten.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

1 bis 5 einschließlich schematisclte Diagramme, welche fünf 4"Uj||tihrungsform^ 4er Erfindung darstellen,_:

10 9 019/ 1 1 6 3 BAD OBiQINAl.

FiΟ 6 einen (Grundriß eines Fluidelenentes,

Fig. 7 eine gx-rjiiische Darstellung, welche zeigt, wie die ■ Frequenz für verschiedene Eohrlänge und wie sich die Sehrltpegel mit der Austritt soffnungsf lache ändern, und

Fig. S eine grepliische 'Darstellung, in welcher Frequenz und Feriode über der Eohrlänge aufgetragen sind.

Die Erfindung ist eine Positions-Sensoreinrichtung, welche sich auszeichnet durch ein rohrförmiges Teil mit einer Durchgengsblocld-ereinrichtung, welches beispielsweise ein in einer Flüssigkeit zur Messung des Pegels der Flüssigkeit angeordnetes Eohr sein kann, ein Fluid-Waiidhaftungs element, welches einen Fluid-Versorgungseiiilaß, einen ersten Belastungsdruck-abhängigen Auslaß und einen zweiten Auslaß aufweist, worin der erste Auslaß mit dein rohrförmigen Teil verbunden ist und welche weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung von wenigstens einer Bchwingungsperiode zwischen dem ersten und dem zweiten Auslaß aufweist, worin die Periode oder die iJchwingungsfrequenz durch die Länge des rohrförmigen Teils vojfi ersten Auslaß zu der Blockier einrichtung bestimmt ist und schließlich durch eine Einrichtung, welche auf die lorrlodü oder »ichwiiigungsfrequenz anspricht, um eine Anzeige dor locition der Blockiereinrichtung zu liefern.

Da?; FlaideleiüGiit kann ein mono stabiles Fluidelement sein, W(-;lclio.'j eine Einrichtung zur Vorspannung der Fluidversor- ;jun^, ^o^en den ersten Belactungsdruck-abhängigen Auslaß aufweist oöer Tif.aui ein. bißtabiles Fluidelement sein, welches eine I-ontroILüffjiung besitzt, zu welcher ein Eingang eine

auslöst.

Die Einrichtung kann zwei röhrförmige Teile besitzen, die beide Blockiere!nrichtungen aufweinen und beide mit einem

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BAD ORfGlNAL

_ Zj.. _

Fluidelement verbunden sind, welches zwei drucklastempfindliche Auslässe aufweist, wqrin.das. Zeitintervall, in. welchem die Fluidversorgung zu Jedem.der. Auslässe geschaltet bleibt j durch die Position der jeweiligen Blockiereinricli.- .' tung bestimmt ist. Eine Einrichtung zum Vergleich der Differenz der Zeitintervalle liefert eine Anzeige der relativen Position, der Bio ckiere.inr ich tung.

Die Ausführungsform,, welche ein monostabiles Fluide lern ent ■ ■ verwendet, umfaßt vorzugsweise eine Steuer öffnung, zu wel~. .. eher ein Eingang normalerweise,,Schwingungen vermeidet und umfaßt .weiterhin eine Einrichtung zum Entfernen des Eingangs an die Steuereinrichtung, so daß die Schwingungsperiode fortschreiten kann. . ·

Die Vorrichtung umfaßt eine Austrittseinrichtung, um das Aus-... treten von Fluid aus dem rohrförmigen Teil zu gestritten, nachdem die Fluidversorgung von dem ersten Auslaß zudem..zweiten. Auslaß umgeschaltet ist. Die Auslaßeinrichtung kann die Form eines Wirbelabsugs aufweisen, der innerhalb des Fluidelerneutes angeordnet ist. -■

Der obere und der untere Schaltpegel des Fluide lein ent es sind vorzugsweise so gewählt, daß eine beim Umschs.lten der Fluideinrichtung vom zweiten auf den ersten Auslaß entstehende Druckwelle ihrerseits ein Zurückschalten auf den zweiten. Auslaß nach ihrer ersten !Reflexion von der Blockiereiiirichtung innerhalb des rohrförmigen Teils bewirkt.

Die Wirkungsweise der Sensoi'einriclitung wird nachfolgend unter besonderem Bezug auf die Fig. 1- beschrieben, welche die Erfindung in ihrer einfachsten Form darstellt.

109819/1163 Badöriqinau

Die Poaitions-ßensoreinrichtung umfaßt ein rohrformiges !Teil 15 j welches olne DuiOhgangsbloekiereinrichtung 16 aufweist, die beispielsxtfeise die Form eines Rohres 15 "besitzen kenn, welches in einer Flüssigkeit angeordnet ist, worin es erwünscht ist, den Pegel der Flüssigkeit 16 zu Liessen. Die Einrichtung umfaßt ein Fluid-Wandhaftungselement 10, welches einen Fluidversorgungseinlaß I7 aufweist, einen ersten Belastungsdruek-'-empfindlichen Auslaß 1ö und einen zweiten Auslaß 19 "besitzt. Der erste Auslaß ist mit dem rohrförmigen ^QiI 13 verbunden.

Jede dor Ausführungsformell der S¹Ig. 1 bis 5 "besitzt eine Einrichtung zur Erzeugung von wenigstens einer Schwingungsperiode, zwischen dem ersten Auslaß 18 und dem zweiten Auslaß 19. In der Fig. 1 ist die Einrichtung zur Erzeugung der Schwingung dem Fluidelement'1 0 eigen. Das Fluidelement ist ein 1.101.0 stabiles Belastungsdruck-empfindliches Element, welches gogori den ersten Auslaß 18 vorgespannt ist. Anfänglich fließt f'Jr.T Fluidversorgungsstrahl in den ersten Auslaß 16, da dec Flux del einen b gegen diesen vorgespannt ist. Dos Fluid strömt durch den. ersten Auslaß und in dar; blockierte rohrföriii^e Teil 15> worin der Druck ansteigt. .Da der erste Auslaß belaatungsempfindlich ist, ist schnell ein Druckpegel eri'(vic-':"u, bei v/elchem die Fluidversorgung auf den zweiten Auslaß "ULigöfi ehalt et wird. Der Druckpegel, welcher das Umfjchfilbcxi vom ersten auf den zweiten Auslaß verursacht, wird nachfol^oud air: der obere Schaltpegel bezeichnet. Sobrld das TJusch'-ilbcn auf den zweiten Auslaß stattgefunden hat, wird der Drue.'; Il: rohrforuX^en ^rJ?eil rodusiort, da Fluid entweicht, bis ein Dr'>^rv-.χκ^οΐ, der· unbere Schaltpegel, erreicht ist, an welchem 'M·, Flux el Versorgung auf dort ernten Auslaß 1G zuriickech&ltf t. I)ior:or Zyklus wird wiederhol b, uxid die Schwingung π-~ froqi.ici..·^ fJadort nich i-üigokohrb iai.b 0er n'\.r,h\, blookiorben Länge

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ρ -

Obwohl die obige Beschreibung zur Erläuterung geeignet' 'lsi;', wie der Zyklus anfängt, wird die eigentliche Arbeitsweise '" ^: "■ der Einrichtung nicht hinreichend beschrieben. Wenn der Fluidvsrsorgungsstrahi vom zweiten Auslaß 19 auf den ersteh Auslaß 18 umschaltet, wird eine Druckwelle' erzeugt, welche^;das rohr-' formige Teil 15 hinunterwande'rt. Beim Erreichen des TxLo'ckierten Endes 16 wird sie aufwärts reflektiert. Die Druckwellen" werden in dem rohrförmigen Teil solange zurückgeworfen_? bis ' der obere Schaltpegel erreicht isti In derselben Weise wird,' " wenn die Fluidversorgung vom ersten auf den zweiten Auslaß ''umschaltet, eine Expansionswelle in der rohrförmigen"Ivsäumer T^¹'' ' solange zurückgeworfen, bis der untere öchaltpegel erreicht' ist. Für optimöle Betriebsweise müssen die Ochaltpegel so gewählt sein, daß die Fluidversorgung auf die erste Reflexion ' der Druckwelle und der Expansionswelle über die erforderliche Länge des rohrförmigen Teiles, schaltet. Auf diesem Wege können die Reibungseffekte auf ein Minimum gebracht werden, da die effektive Länge des Rohres in bezug auf Reibun_oseffekte.von der Entfernung abhängt, welche die Druckwellen zurücklegen müssen.' Eine Druckwelle, welche nur einmal reflektiert ist, legt eine kürzere Entfernung zurück als eine solche, die mehr als einmal reflektiert ist. . . _:

In der Fig. Λ wird die Frequenz der Schwingung durch liessunc,' der Impulsrate von dem zweiten Auslaß 19 durch eine Irpuls-Sensoreinrichtung 13 bestimmt. Die iLipuls-Sensoreiiirichtuiig kann, beispielsweise die Fox-m eines üruckübertragers_; oder eines Fluidverstärkers aufweisen. Der Ausgang 14 vom Iffipulssensor 1J kann so verwendet werden, daß er ein Maß der augenblicklichen Position der Blockiereini'lehtung 1(5 liefert oder daß er einen Vorgang in Reaktion auf die.Position der Bloekiereinriehtimg. 16 steuert, ■ .. ,

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In don Fig. 2, ^ und 4 wird die Einrichtung zur Schwingungs erzougung_: jeweils durch einen Steuerschalter 21, 31 oder 41

Wenn der Pegel einer. Flüssigkeit, gemessen wird, können DruckirApulse vom ersten Auslaß als Ergebnis einer kontinuierlichen Schwingung, wie in Fig. 1, den Pegel der Flüssigkeit 16 im Rohr Ί5 beeinflussen. Die Anordnun_g der Fig. 2 gewährleistet, daß nur dann eine Schwingung auftritt, wenn .der Eingang zur Steueröffnung 22 nicht vorhanden ist und liefert somit eine Einrichtung zur Abtastung der Frequenz, so daß die ..■'Auswirkungen der kontinuierlichen Druckimpulse auf den Flüssigkeitspegel 16 reduziert werden.

Die "Ausführungsform, der Fig. 3 arbeitet in ähnlicher Weise wie diejenige der Fig. 2. 2SIn Steuereingangsschalter steuert den Eingang an die Steueröffnung 32. Bei Abwesenheit eines SiiigFcigG ?uj. die St euer öffnung 32 schaltet das Versorgungsfluid auf den ernten Auslaß 3G und kehrt zum zweiten Auslaß 30 zurück. Ein Iupulsintervallsensor 33 mißt die Periode einer ocL.v:ingmig.

I)If. Anordnung .dor Fig. M- vorwendet ein bistabiles Fluidelement A-O. Ein Eingang an die Steueröffnung 42 löst eine Schwingungs-

au,-;, für Vielehe dia Periode durch einen Impuls int ert.s^aGor ⁷I^ goiuor;son viird.

Di«: Fig. 'j t'.oigt f.;ino Au cfüh rungs form, welche ein bistabiles 1''1"Ti'!;'^lei,.',nt ^Q Vf-rwondet, dar: zvjei rolirförmige Teile 55 und C5 bori-livü. Dnr; Zoitintorvnll,. über welches die Fluidversorgurig ίιίί j(ideri Auslaß geccholtet bleibt, wird duiOh die Position ^r1':T Blockioreinrichtuiigon 5G odtr G6 innerlialb der entßprechenäen rohrförmigen Toile 55 odor G5 bestimmt. Der Komparator 53 vergleicht das Zeitintervall, über welches die Fluidversorgung auf jeden Auslaß 5C oder 59 geschaltet

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bleibt 'und liefert, dadurch eine Aüzeige der .relative;']. Po si-. %ion der Blockier einrichtungen i?6üh"d 66; ■ . , _; .

Die Fig; 6 zeigt eiii ,de"feäiliier%es Beispiel .feines monostabilen. $"iToideieBientes,j welches, zur Verwendung in dem

geeignet isii··. .-_:

Das Fliiideiemeri-k 1. ist.-eine iabäifisierte epoiqfvercossene Version dos vöit äerFiimä Ävia%iö:fr Electric* Montreal iiergeste.llten'iiOOflÖI-^erstäriser'Si J3er Hörftale lÖÖilDi-Verstärker ist in· der Vom Hersteller gelieferten Form nicirb druckbelastungs- , ■ eHLpfindiicii tuld ist daiifer für den iroriiegendeii Zwebk iticiit geeignet; Die erforderliche Druekiastempfiiidlichlceit koiin , ■' durcii Reduktion der' Größe der Äiistrittsöffming 2 erreiclit werden; Bies wurde erreiölifc}. indem die G-ehäuse der irom Hersteller gelieferten Verstärke^? mit "biockierten AustrittBÖffntingen 2 versehen warden und indem nachfolgend eine öffnung 2 ■ äer geminschteh Größe gebohrt irarde; Bie Austrittsöffnung 2 gestattet dein in dem rohrförmigen Teil unter Druck stehenden Fluid zu entpichen$ nachdem der obere Schaltpegel erreicht ist j und die ,FluidVersorgüng schaltet vom ersten auf den zweiten,Auslaß; Somit gestattet die öffnung 2j daß der Druck an dem ersten Auslaß auf denjenigen des unteren Schaltpegels absinkt;._;;Etw^S:,^luid wird JfedoCh .vom rohrförmigen Teil durcii das Fluideiement und aus ._dein, ,zweiten Auslaß hinaus strömen j insbesondere dann^ wenn der Druck in dem rohrformigen Teil am größten ist;

Das rohrförmige Teil ist mit .dem bel^stungsdruckempfindliclien Auslaß 3 verbunden; Die Fluidversorgung wird beim Einlaß 7 , λ eingeführt. Der monostabile Verstärker 1 ist durch den .. internen geometrischen Entwurf üiid durch die Einrichtung der öffnung 6 auf den ersten Auslaß 8 vorgespannt. Zur Yer- ■ · Wendung in einer Anordnung gemäß der Fig₄ ί können die Steuereingänge 4-,und 5 gemäß äer Darstellung in der'FIg; 6 offengelassen werderu lh den. Aüsführungsförmen der Fig* 2 bdfer 3

iAD Oftl^NAL

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kann einer der Steuereingänge 4 oder 5 gemäß der Darstellung in der 3Pig. 6 verwendet werden.

Die Größe der Ausgangsöffnung 2 "bestimmt die Schaltpegel. Dp. eino beachtliche 'Streuung der Schaltpegel «unter individuellen Fluidelerneuten auftreten kann, ist es am besten, die Schaltpegel esqperimentell zu bestimmen. Es hat sich herausgestellt, daß die durch statische Prüfung bestimmten Schaltpegel mit den Schiiltpegeln übereinstimmen, welche während der Schwingung auftreten. Somit können die Schaltpegel ausschließlich durch atatische Versuche bestimmt werden.

Durch sinnvolle Auswahl der Größe der Ausgangsöffnung können Schaltpogel erreicht werden, welche eine Schwingung über einen weiten Bereich von Eohrlängen liefern.

Die Schaltpogel müssen jedo'ch unter geeigneten Lastbedingungen gemessen werden. Bei der Verwendung als Gensorelement müssen die Impulse "vom zweiten Auslaß in irgendeine Last eingespeist werde-iL. Die Last ist ein Impulssenspr oder ein ImpulsintervallooxiSO-v. Die Last kann die Form eines Zählers, des Steuerteils eine;; Vurstärkers oder eines Druckübertragers aufweisen. Es hat sich herausgestellt, daß Schaltpegel nur durch Lasten mit r,'Jrs* hoher Impedanz beeinflußt werden. Die Auswirkungen doi? Lev!; können durch Anordnung einer' IPluiddiode zwischen dem zweiten Auslaß und der Last verhindert werden*

Es hat sich weiterhin ergeben, daß der Versorgungsdruck am Versorgungrärigang 7 die' Schwingungsfrecjuenz beeinflussen kann. Venn Cor Vorsorgungsdruck unterhalb 0,7 atü (10 psig) liegt, nimmt 'lie Schwingungsfroquenz mit der Zurxfilime'des Versorgungsdruckij pd. Wenn jedoch dor Versurguhgsdruck oberhalb von 0,7 a (10 i»r.i g) liegt, wir^l die I'r'Oiiuenz vom Druck unabhängig.

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Der obere Schaltpegel stimmt nicht mit dem unteren Schaltpegol überein. Wögen des Effektes des Wiederanlagewirbel's und des Ausgangswirbeis bei der'Öffnung 2 besteht ein Druckdifferential zwischen diesen zwei'Fegein. Um das Umschalten von dem ersten Zi dem zweiten Auslaß zu verursachen,' müssen diese beiden Wirbel unterbrochen werden. Wenn der Fluidversorgungsdruck '■ zunimmt, neliiiien auch der obere und der untere Schältpegel zu. Der obere Pegel niiouit in größerem Haß zu als der untere 'Pegel,' mit dem Ergebnis, daß die zwei 'Schaltpegel bei zunehmendera ^: Versorgungsdruck divergieren. Die Schaltpegel divergieren außerdem mit zunehmender Fläche der Aus gangs öffnung 2. Diese Bezie·- ' ist in der Fig. 7 graphisch dargestellt. "'■■-· -^! - "-■

Das Fluidelement besitzt'einen höheren Drückverlust·zwischen dem Versorgungseingang 7 ^uri-d dem Auslaß S. Der naxLmale ■Aus-', gangsdruck beträgt etwa 4-0 % des Versorgu__ngsdrucks. Im Unterschied zu den Schaltpegeln' wird der maximale' Ausgangsdruck nicht merkbar durch die Charakteristik der einzelnen Fluideinrichtungen beeinflußt. Der maximale AüsgangsdrucV ist jedoch ein wesentlicher Parameter im Entwurf von lasterapfindlichen Oszillatoren..Schwingungen werden fehlerhaft, wenn der obere Schaltpegel nahe "am maxiinaleii Ausgangspunkt liegt. Es treten keine Schwingungen auf, wenn der obere' Schaltpegel größer ist als der maximale Ausgangsdruck, wie es* durch die Fig. 7 dargestellt wird. ' ^!

Die Fig. 7 zeigt verschiedene Charakteristiken des IIOOMOI-Verstärkers für verschiedene Flächen der Austrittsöffnung 2, welche Luft als. Fluid verwendet.. Weiterhin ist der Frequenzbereich für verschiedene Rohrlängen dargestellt. Der Versorgungsdruck für die dargestellten Werte betrug konstant 1,O^ atu (15 psig).Die Größe, des rohrförmigen Teils betrug'O,J17 cm (0,125 inch) Innendurchinesser. Es" ist orsichtlLch, daß die niaxiiiinie Große der Austritt soff nung 2 unter den gegebenen

en etwa OjQ.1452 em'" (0,0022.5 sq. in.) "beträgt. Ober-Ίαΐΐ) cliBör GroiBe nähert-sich der cTbere Schaltpegel dem ma^d.-rialon iusgangsdruck. Der Verstärker hat jedoch grundsätzlich "boi Uerteii gearbeitet, die unter d.en de,rgestellteii lagen und hat in einigen Fällen sogar gearbeitet, wenn die Ausgangsöffnung 2 vollständig blockiert war. Im allgemeinen ist der Betrieb jedoch-im Voraus· nicht bestimmbar, wenn die Öffnungsflächo unter den dargestellten--Werten liegt.

Die Fig; C zeigt eine graphische Darstellung der Frequenz und Ger Periode (Frequenz ) über der Rohrlänge für eine Anzahl von Größen des rohrförmigen Teils-. Der Versorgungsdruck betrug 1,05 G-tü (15, psig) i Es ist ex-sichtlich, daß mit zunehmender Länge des rolTrförmigen Teils die Linearität in bezug auf die Periode schwächer wird. !Schließlich wird eine Länge erreicht, bei welcher die Frequenz gegen die Rohrlänge unempfindlich wird, --jcid zwar wegen auf die Druckwelle ausgeübter Reibungseffekte. Der lineare Bei·eich in bezug auf die Periode wird durch Vergrößerung der Fläche des rohrförmigen Teils ausgedehnt. Die Empfindlichkeit kann durch Veränderung der Querschnittsfläche ■lon rohrförmigen Teils in einer solchen Weise geändex't werden, lo.£ die in dor Fig. G dargestellte Form der Ausgangscharaktex-istik verändert v;ird. Eine andere Methode ztir Veränderung der Empfindlichkeit j v.'cnn ein Flüssigkeitspegel abgetastet werden spll, :-:nteht in einer Kühlung'oder in einer spiralförmigen Führung •~-,Xj Rohren in dor Flüssigkeit.

Die Austi-ittsöffrnmg 2 muß nicht notwendigerweise die Form eines Wirb el ab ζυ gn raifw^iocn, wie en in der Fig. 5 dargestellt ist. Es konn eine beliebige Entlüftungseinrichtung verwendet werden, welche die Druckentlastung des rohrförmigen Teils nach dem Umschalten der Fluidversorgung auf den zweiten Auslaß gestattet und dabei gleichzeitig die Belastungsdruck-empfindlichlceit aufrechterhält.

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Weiterhin muß das ffluid^andhaftungseleiaeiit nicht unbedingt ein Verstärker sein,_t wie·,se beschrieben wurdet Es kann irgend- ■ ein beliebiger *£γρ ein#r logischen Fluideinheit sein, welche einen belastungsdriiokeBpfindliolien Auslaß und <?inen zweiten Auslaß aufweist, awisahen denen eine Schwingungsperiode erzeugt werden kann.

Obwohl die !Einrichtung zur Abtastung von Druckimpulsen vorzugsweise mit dem zweiten Auslaß •verbunden ist, kann sie auf Wunsch auch mit dem ersten Auslaß verbunden sein.

Obwohl die Erfindung Insbesondere zur Messung des Pegel© einer Flüssigkeit, geeignet ist, ist verständlich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und beispielsweise auch zur Abtastung der Position eines Kolbens in einem rohrförmigen Teil verwendet werden kann,

Die Erfindung kann auch dazu verwendet werden, andere Variable indiaskt zu messen, beispielsweise Temperatur oder Druck, welch© durch Messung des Pegels einer Flüssigkeit oder der Stellung eines Kolbens in epiem Eohr abgetastet werden_; können, .j. ■

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensor einrichtung, welche insbesondere zur i&taetEuag des, Pegels einer Flüssigkeit geeignet ist, welche ein rohrförmiges Teil aufweist, das innerhalb der zu messendem llüsüifkeit angeordnet ist und ein I¹IuI del ©ment besitzt, das eine FluAdverporgung und einen ersten und einen zweiten Auslaß hat. Der erste Auslaß ist druekbelastungsempfin&lieh · und ist mit dm rohrf5rjaigen Teil verbunden· Das Fluide!©ment kann ein monostabiier oder ain M stabiler Wandhaftungsverstärker oder eine logisehe Stnriehtung sein, die in Reaktion auf Druckwellen und E^paaisioB^welleai» die von der flache innerhalb des rohrförmigen. Teils reflektiert schaltet und mit einer Eate schwingt, welche von dem Befjel 4tmr-

τ-·' illlllllüf · : "·

der Flüssigkeit abhängt. Die üreguenz oder die Periode der Schwingung wird in ein Maß.des Pegels der flüssigkeit umgewandelt. Die Vorrichtung kann auch dazu verwendet werden, die Stellung eines Kolbens in einem Rohr abzutasten.

- Patentansprüche ~

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Claims (10)

Pa "be η t an sp r ü c he

1./ Positionssensor- Vorrichtung, dadurch ge kenn.ζ ei c h n e t, daß ein rohr£örmiges Tail vorgesehen ist, welches eine Durchgangsblockiereinriehtung. aufweist, daß weiterhin ein Fluid-Wandhaftungselement vorhanden ist, welches' einen Fluidversorgungseinlaß, einen ersten belastungsdruckeiapfindliehen Auslaß und einsn zweiten Auslaß besitzt, und hei welchem der erste Auslaß mit dem rohrförmigen Teil verbunden .ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche wenigstens eine Schwinguiigsperiode zwischen, dem ersten und dem zweiten Auslaß erzeugt, worin die Periode oder die Frequenz der Schwingung durch, die Länge des rohrförmigen Teils vom ersten Auslaß zu der Blockier einrichtung, bestimmt ist und. daß schließlich eine Einrichtung vorhanden ist, welche auf diese Frequenz oder Periode anspricht, um. eine Anzeige der Position dieser Blockiereinrichtung zu liefern.

2. Vorrichtung nach -Anspruch 1_Λ dadurch g e k en n ζ ei c Ii η e t, daß das Fluidele'ment ein monostaMLes Fluidelemcnt ist, welches eine Einrichtung zur Vorspannung der j?luidver~ sorgung gegen den ersten Auslaß besitzt.

3· Positionssensor-Vorrichtung, dadurch ,gekennz ei clin e t, daß ein rolbxfürmiges Teil vorgesehen ist, welches - eine Durchgangsblockiereinrichtung aufweist, daß weiterhin ein bistabiles Eluid-Uandhaftungsel.enient vorhanden ist, welches einen XLiiideinlaß, oinou orsboii belaß fcungsdruckoilpfindliöhen Auslaß, einen zweiten Auslaß und eine Steueröffnung - besitzt,.zu welcher ein Eingang die Fluidversorgung von den zweiten auf den ersten Auslaß umschaltet^ daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist,, welche einen 3?luideingang zu der Steueröffnung versor^-t, um eine Schwingungsperiode auszulücen

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BAD ORIGINAL

und daß schließlieh eine Einrichtung voi^gesehen ist, welche auf die Periode des Zyklus anspricht, um eine Anzeige der Position der Bl0cld.ere2jarich.tung zu liefern.

4. Positioiissensor-Vorrichtung, dadurch, g e k e η η ζ ei eha e t, daß ein erstes und ein zweites rohrföriaiges Teil vorgesehen ist, welches eine erste, bzw. eine zweite Blockiereinrichtunc besitzt, daß ifeiterhin ein I?luid-¥andhaftungßelement vorhanden ist, welches einen iTuidversorgungseinlaß lind erste und zweite belastungsdruekeiapfindliche Auslässe aufweist, daß der erste Auslaß mit dem ersten rohrförmigen Teil verbunden ist und daß der zweite Auslaß mit dem zweiten rohrförmigen Seil verbunden, ist, worin das Zeitintervall, über welches die Fluidversorgung auf den ersten Auslaß geschaltet bleibt, durch die ISnge des ersten rohrförmigen 3?eils von dem ersten Auslaß zu der ersten Blockier einrichtung bestimmt ist und das Zeitintervall, über welches die IFluidversorgung auf den zweiten Auslaß geschaltet bleibt, dirrch die Iiänge des zweiten rohrförmigen iPeils von dem zweiten Auslaß zu der zweiten BloeMereinrichtung bestimmt ist .... < •und daß eine Einrichtung _vzum Vergleich der Zeitintervalle vorhanden ist, worin die Differenz der Zeitintervalle eine Anzeige der relativen Positionen der Blockier einrichtungen liefert.

5. Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch g ekennz ei ohne t, daß das Pluidelement ein laonostabiles Fluidelement ist, welches eine Steueröffnung umfaßt, zu welcher ein Eingang die i"luidversorgung zu dem zweiten Auslaß schaltet, um eine Schwingung zu vermeiden und worin die Einrichtung zur Erzeugung von wenigstens einer Schwingungsperiode durch eine Einrichtung zur Entf ernung des Eingangs zu der Steueröffnung¹ dargestellt ist.

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6. Vorrichtung jaaßto. Anspr-aeh J^ dadurch g e k e η η ζ -e i e Ii n e ι, daß eip.e lliM^Ätuaig .zur period!sehen Ilntf ernung des Eingangs an die ^'fu^atpOCfiaximg vorhanden ist;,, um ein Jibtasten der Schmnpmg zu n

7· Vorrichtrang maisli J^sjaSQiCli. 1_i? dadurch β e ,'k e η η ζ, e I c h net, daß eLeT er;@tfe© steslaB' ©Ine ^zugseinriehtTiHig aufweist^ um d.as Entweichen ύοχι ΙΊ-ui-fl. aus 4«Φΐ rohrförmigen Seil zu ,gestatten,, nachdem das Ter'so:r,.gup,gsfluid won Aem ersten.3aisiaS auf den zweiten Auslaß:umgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anäpru.ch 6., -dadurch g e k e n-n ζ e i e h τη e t., daßdie ATDzug-SBinrichtung' durch einen ^irhelabEug, . "bzw, einen Wirb el lüfter 'darge-stfllt ist, ■w.el.cher innarhalTs des iluidelemeiitt-es angeordnet i-st.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichn e t, daß das Pluidelement obere und untere Schaltpegel aufweist, so daß eine Druckwelle, die gebildet wird., wonoadie F^uidversorgung von dem zweiten auf den ersten Auslaß umschaltet, der Eeihe nach ein Rückschalten auf den 2w,*eiten Auslaß nach der ersten Reflexion der Druckwelle von der Blockier einrichtung innerhalb des rohrförmigen T^;eils verursaeht. . ' ,

10. "Vorrichtung nach l©@,p,ruJ3h i,, dadurch g e k e' η η z^: c ;i c;h y net, daß <lie .Purehga^sbl-is-Öki er einrichtung -eiisie ITlüssigkei ist·,, in welcher &bjs röferforraige feil ^angeordnet .ItSIt^ so daß;· der, Pe.gel der ^liisBlgkeit afegetastet wirdi .' ,■' ." -■; -^: