DE2050895A1

DE2050895A1 - Elektronischer Inhaltsanzeiger für Flüssiggasbehälter

Info

Publication number: DE2050895A1
Application number: DE19702050895
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. M ist
Original assignee: EPPMANN H
Current assignee: EPPMANN H
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1972-04-20
Also published as: IT938607B

Description

Elekronischer Inhalsanzeiger für Flüssiggasbehälter.
Verdichtete, verflüssigte oder unter Druck gelöste Gase - kurz Flüssiggase genannt - sind dadurch gekennzeichnet, daß sie bei relativ niedrigen Temperat1lren sieden und sich in den Behältern zun Transport oder zu Aufbewahrung solcher Gase ein flüssiger und ein gasförmiger Anteil befindet. Der Druck des gasförmigen Anteile ist in erster Näherung von der Temperatur anhängig, und es ist infolgedessen nicht möglich, den Inhalb des Behälters mithilfe einer Druckmessung - also mittels eines Manometers - zu messen.
Man muß vielmehr die Messung des im Behälter befindlichen Vorrates auf eine Messung der Füllstandshöhe des flüssigen Anteiles im Behälter zurückführen.
Es sind in der Vergangenheit Meßeinrichtungen bekanntgeworden, bei deren ein Schwimmer in den Behälter eingeführt und mit seiner Hilfe die Höhe des Flüssiggaspiegels in der Flasche gemessen wurde.
Diese Einrichtung haben sich jedoch nicht durchsetzen können, da es mechanisch ziemlich schwierig ist, die Stellung eines Schwimmers, der sich in einem druckdichten und unter Druck stehenden Behälter - der womöglich noch mit brennbaren Gasen gefüllt ist -so zur Anzeige zu bringen, daß der Stand des Schwimers von außerhalb des Behälters zu erkernen ist.
Infolgedessen fehlt bis heute ein zuverlässiges und einfaches Meßgerät zur Messung des Inhaltes solcher Behälter.
Im folgenden wird ein elektronisch arbeitendes Meßgerät fiir diesen Verwendungszweck beschrieben.
In Wig. 1 ist als Bei spiel eine handelsübliche Propagasflasche a schematisch dargestellt, in die in bekannter Weise ein Absperrventil b eingeschraubt und die bis zur Höhe c mit Flüssigkeit gefüllt ist, während sich @ n den darüber liegenden Raum Gas hefindet.
Dem Absperrventil h Ist ein Meßkondensator steckbar oder fest aufgebracht, der ungefähr bis zum Boden des Vorratsbehälters reicht und somit zum Teil in die Flüssigkeitsmenge eintaucht, nämlich bis zur Höhe c, und dessen anderer Teil von Gas umgehen ist.
Der Meßkondensator besteht beispielsweise aiis zwei konzentrischen metallrohren - einem äußeren Rohr d und einem inneren Rohr e -, die durch Isolierstücke f elektrisch gegeneinander isoliert sind.
Das äußere Rohr d ist elektrisch mit dem Absperrventil h verbunden, während von dem inneren Rohr e ein Anschluß isoliert auf den Kontakt g herausgeführt wird, so daß die beiden Belege des Neßkondensators fiir eine Messung außerhalb des Behälters zugänglich sind.
Bekanntlich ist die Dielektrizitätskonstante von Flüssigkeiten der infrage kommenden Art etwa doppelt so groß wie die Dielektrizitätskonstante von Gasen, so daß sich die Kapazität des Meßkondensators in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe des Meßfühlers in eine Flüssigkeit ändert. Damit ist die Kapa7ität des Meßkondensators ein zuverlässiges Maß für die Eintauchtiefe des Meßfühlers und damit fiir den Füllstand des flüssigen Anteiles, der sich in dem Behälter befindet.
Die Kapazität des Meßkondensators wird mithilfe einer elektronischen Meßschaltung h gemessen und auf einem elektrischen Meßinstrument i zur Anzeige gebracht.
In Fig. 2 ist das elektrische Schalthild der Meßeinrichtung dargestellt.
C1 ist der oben beschriebene Meßkondensator, der über den isoliert herausgeführten Kontakt g 1 und den mit dem Behälter verbundenen Kontakt "2 mit der eigentlichen Meßschaltung h verbunden. ist.
Diese besteht aus einem weiteren Kondensator C2, vier Transistoren T1 - T4, 8 Widerständen rl - rS, dm Anzeigeinstrument i sowie der Stromquelle B, die vorzugsweise als Trockenbatterie ausgebildet ist. Die Transistoren T1 und T2 bilden mit den widerständen r1, r2, r3 und r6, r7, r8 sowie den beiden Kondensatoren C1 und C9 in hekannter Weise einen astabilen Multivibrator, der bekanntlich Pechteckschwingungen erzeugt, und bei dem entweder der Transistor T1 voll leitend udn der Transistor T2 voll sperrend ist, oder umgekehrt.
Zwischenstellungen sind nicht möglich.
Dabei ist die Einshchaltdauer von T1 proportional der Zeitkonsanten (r1 x C1) und die Einschaltdauer von T2 proportional der Zeitkonstanten (r8 x C2).
Wählt man die Widerstände r1 und r8 gleich groß, so ist demnach die Einschaltdauer von T1 proportional der Kapazität von C1, und die Einschaltdauer von T9 ist proportional der Kapa7ität von C2.
Die zu T1 und T2 komplementäen Transistoren T3 und T4 wirken als Schaltstufen, die durch T1 und T2 gesteuert werden und zwar in der Weise, daß T3 durchgesteuert ist wenn T1 Strom führt beziehungsweise T4 durchgesteuert, wenn T2 stromführend ist.
Nehmen wir zur Erläuterung der Wirkungsweise an, T1 und T3 seien stromführend und T2 und T4 gesperrt, so fließt von +UB ein Strom über den leitenden Transistor T3, durch das Meßinstrument in der Widerstand r5 zum Kollektor des Transistors T1, der ebenfalls stromführend ist und weiter nach -UB, während der Weg über den+ Widerstand r4 durch den gesperrten Transistor T2 unterbrochen ist.
Die Stromversorgung braucht also außer den minimalen Steuerströmen für die Transistoren T1 und T2 nur den Instrumentenstrom zu liefern und keine sonstigen Ströme, die nicht durch das Meßinstrument fließen.
Diese nordnung ist für batteriebetriebene Meßeinrichtungen von erheblicher Bedeutung, da durch sie der Stromverbrauch der Batterie auf ein Minimum herabgesetzt wird und damit bei zwei entsprechender Dimensionierung der Schaltung erreicht werden kann, daß die Lebensdauer der Trockenbatteie etwa ihrer Lagerfähigkeit entspricht.
Außerdem wird durch diese Anordnung der Spannungabedarf der Meßschaltung so klein, daß die Meßschaltung längere Zeit - mehrere Monate - alls einer einzigen Trockenbatteriezelle mit ca. 1,4 v Spannung betrieber werden kann.
Wie oben gesagt, ist die Einschaltdauer von T1 bei gleichen Widerständen rl und r8 proportional der Kapazität des Meßkondensators C1 und die Einschaltdauer von T2 proportional der Kapazität des Vergleichskondensators C2.
Wählt man nun die Kapazität von C2 so, daß sie gleich der Kapaität von Cl ist, wenn dieser nur von Gas Umgeben ist so wird ir diesen Zustand die Einschaltdauer von T1 gleich der Eischaltdauer on T2 und durch das Meßinstrument i (r4 = r5 vorausgesetzt ) fließen gleich große Ströme in entgegengeset7ter Richtung während 1 eich langer 7eiten, so daß das Anzeigeinstrument i wegen seiner mechanischen Trägheit den Wert Null anzeigt.
Taucht nun der Meßkondensator C1 in eine Flüssigkeit ein, so vergrößert sich seine Kapazität und damit die Einschaltdauer von Tl, während die Einschaltdauer von T2 ungeändert bleibt, da sich an dem Verg3eichskondensator C2 nichts ändert.
Damit fließt der über T3 geschaltete huber i, r5 und T1 fließende Strom länger als der - bezogen aiif das Instrument i - entgegengesetzt gerichtete Strom, der von T4 geschaltet über i, r4 und T2 fließt. Dabei zeigt das Instrument i einen Ausschlag an, der der Differenz der Einschaitzeiten von T1 und T2 proportional ist.
Man kann nun die Widerstände r4 und r5 so dimensionieren, daß das Meßinstrument i gerade dann voll ausschlägt, wenn der Meßkondensator C1 ganz in die Flüssigkeit eintaucht und erhält auf diese Art und Weise am Meßinstrument den Zeigerausschlag Null, wenn der Meßkondensator sich nur in Gas befindet, und Vollausschlag, wenn der Meßkondensator ganz in die Flüssigkeit eintaucht, also eine Instrumentenanzeige, die linear abhängig ist von der Rintauchtiefe des Meßkondensators C1 in die Flüssigkeit.
Wesentlich bei dieser Art der Einstellung ist noch, daß durch den symmetrischen aufbau der Schar tun der Nullpunkt der Instrumentenanzeige lediglich durch die Dimensionierung der Bauteile gegeben ist und nicht von der Größe der Versorgungspannung abhängt, so daß ein Nachlassen der Batteriespannung UB keinen Einfluß auf den Nullpunkt hat. Somit ist in diesem besonders interessierenden Bereich die Anzeige des Instrumentes unabhängig von der lebensdauer der Batterie.
Damit steht ein einfaches, preiswertes und zuverlässiges Anzeigegerät ftlr die Messung des Inhaltes von Flüssiggasbehältern zur Verfügung.

Claims

Anspriiche:

(1.) Anordnung zur elektronischen Inhaltsanzeige von Flüssiggasbehältern dgd.in den Behälter ein zweckentsnrechend ausgebildete fifeßkonkerlsator eingeführt wird, dessen Kapa7ität abhängig ist von der Fintauchtiefe des Meßfühlers in die Fiüssigkeit und dessen Elektroden in zwec1entsprechender Weise herausgeführt werden, so daß die Kapazität des Meßkondensators von außen gemessen werden kann.
2.) Anordnung nach Anspruch 1 dgd. der Meßkondensator ao ausgebildet ist, daß er durch die ohnehin im Behälter vorhandene Entnahmeöffnung eing-eftihrt werden kann, so daß keinerlei zusätzliche Ausbrüche im Behälter erforderlich werden und die Festigkeit und Konstruktion des Behälters durch die Anbringung des Meßkondensators nicht beeinflußt werden.
3.) Anordnung nach Anspruch 1 und 2 dgd der Meßkondensator in zweckentsprechender Weise so mit der Entnahmearmatiir fest oder löslich verbunden ist, daß er durch das Montieren dieser Armatur in den Behälter eingebracht werden kann.
4.) Anordnw1ng nach Anspruch 1,2 und 3 dgd. zur Messung der Kondensatorkapazität eine elektronische Meßschaltung verwendet wird, die als astabiler Multivibrator arbeitet, und dessen Tastverhältnis infolge der Kapazitätsänderung des Meßkondensators sich beim Eintauchen in eine Flüssigkeit ändert, wobei die Einschaltzeit des einen Transistors proportional der Kapazität des Meßkondensators, die Einschaltzeit des anderen Transistors proportional der Größe eines Vergleichskondensators ist, dessen Größe zwekmäßigerweise so gewählt ist, daß sie der Kapazität des Meßkondensators entspricht, wenn sich dieser nicht in einer Flüssigkeit sondern in einem gasförmigen Medium befindet.
5.) Anordnung nach Anspruch 1,2,3 und 4 dgd. dem in Anspruch 4 genannten astabilen Multivibrator zwei komplementäre Schalttransistoren nachgeschaltet sind, die von den Multivibratortransistoren gesteuert werden, wobei die beiden jeweils leitenden Transistoren den Weg für den Instumentenstrom in einer Richtung freigeben, während durch die jeweils nicht leitenden Transistoren der Weg fiir den Instrumentenstrom in entgegengesetzter Richtung gesperrt ist.
6.) Anordnung nach Anspruch 1,2,3,4, und 5 dgd. die elektronische Meßschaltung als gesonderte Baueinheit ausgeführt werden Icann, die entweder unmittelbar an der Entnahmearmatur angebracht oder bei Verwendung eines Z wischenkabels an beliebiger Stelle montiert sein kann.