DE2064322B2 - Messanordnung fuer fluessigkeitsfuellstandsmessysteme mit fernanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung füi Flüssigkeits-Füllstandsmeßsysteme mit Fernanzeige zur Umformung ekes Differenzdruckes in eine elektrische Größe, mit einem druckabhängig bewegbaren Glied, an das ein Meßumformer angeschlossen ist. der ein von der Position des bewegbaren Gliedes abhängiges proportionales elektrisches Signal abgibt.

Eine bekannte derartige Meßanordnung (deutsche Patentschrift 1048 713) weist als druckabhängig bewegbares Glied eine eingespannte Membran auf, die zwei Kammern voneinander trennt, denen die beiden Drücke zugeführt werden, deren Differenz gemessen werden soll. Der Druck wird also in bekannter Weise in eine Auslenkung umgesetzt, die durch einen Meßumformer in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Als Meßumformer ist dabei bei diesem bekannten Druckwandler ein Amplitudenaufnehmer verwendet der beispielsweise ein piezoelektrisches Element umfaßt. Eine solche Maßanordnung eignet sich jedoch nicht ohne weiteres zur bequemen FIüssigkeits-Füllstandsmessung, weil die verschiedenen Drücke über gesonderte Leitungen zugeführt werden müssen. Beispielsweise bereitet es Schwierigkeiten, den im Be reich des Behälterbodens herrschenden Druck der Meßanordnung zuzuführen, wenn diese nicht im Bereich des Behälterbodens in einer Öffnung des Behälters eingebaut wird, wobei der hier herrschende Druck unmittelbar einer der Kammern zugeführt werden kann. Dies ist jedoch deshalb ungünstig, weil der Behälter mit einer Öffnung versehen weiden muß, die abzudichten ist, und weil durch die Meßanordnung eine zusätzliche Gefahr des unerwünschten Ausströmens von Flüssigkeit gegeben ist, wenn beispielsweise die Membran reißt. Außerdem kann eine derartige Meßanordnung an vorhandene Behälter nachträglich nicht oder nur mit sehr großen Umständen angebracht werden, weil beispielsweise die Öffnung in den Behälter nur nach völliger Entleerung eingearbeitet werden kann. Durch diese zusätzliche öffnung wird die Sicherheit gegen Ausfließen des Lagergutes so stark reduziert, daß in vielen Fällen diese Methode praktisch ausscheidet. Insbesondere bei der Lagerung von Mineralölen wird Wert auf höchstmögliche Sicherheit gegen Ausfließen des Lagergutes gelegt.

Bekannte andere Meßanordnungen für Flüssigkeits-Füllstandsmcßsysteme bestehen beispielsweise aus einem oben und unten offenen, koaxialen Doppelrohr, dessen beide Rohrteile gegeneinander isoliert sind. Zur Messung wird die Kapazität zwischen den beiden Rohren verwendet, die davon abhängt, ob zwischen den Rohren Luft oder Flüssigkeit das Dielektrikum bildet. Die Kapazität dieser Anordnung ändert sich in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes. Derartige Meßwandler haben jedoch, abgesehen davon, daß solche Messungen wegen des

geringen Kapazitätswertes nicht im ausgesprochen niederfrequenten Bereich durchgeführt werden können, den Nachteil, daß beim Absinken des Flüssiekeitsstandes im oberen Bereich der Sonde verbleibende Flüssigkeitsreste die Anzeige verfälschen Außerdem sind derartige Systeme relativ teuer und störanfällig.

Bekannt sind auch Meßanordnungen, bei denen die Füllhöhe durch einen Schwimmer erfaßt wird dessen Höhe über einen Seilzug auf ein Zeigerwerk übertragen wird. Es wäre dabei ohne weiteres mö«- lich, statt des Zeigerwerkes den Schleifer eines Potentiometers zu verstellen und den Potentiometerwert zu übertragen. Bei Füllungen mit brennbaren Flüssigkeiten ist jedoch eine derartige Anordnung problematisch, da bewegliche Teile durch Abdichtungen hindurchgeführt werden müssen, da das vom Strom durchflossene Potentiometer wegen Explosionsgefahr gekapselt sein muß. °

Es ist schließlich auch bekannt, den Füllstand pneumatisch zu messen, indem der Druck im Bereich des Bchälterbodens in einem mit Luft gefüllten Rohr gemessen wird. Diese Meßsysteme eignen sich aber für eine Fernanzeige nicht sehr gut, da eine Schlauch- oder Rohrleitung bis zu dem entfernten Anzeiger verlegt werden muß und da dabei vermieden worden muß, daß Senken in dieser Leitung entstehen, in denen sich ein Kondenswasserpfropfen bilden kann, der die Meßwertübertragunq beeinträchtigt· ^

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Meßanordnung, die einen elektrischen, zur Fernanzeige geeigneten Werte abgibt, in der Weise auszubilden, daß sie mit geringem Aufwand zur Füllhöhenmessung an Flüssigkeitsbehältern verwendet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Meßanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Meßanordnung ist in einem druck- und flüssigkeitsdichten, in die Flüssigkeit versenkbarem Gehäuse untergebracht;

b) das bewegbare Glied ist auf der einen Seite von dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt;

c) der auf der anderen Seite des bewegbaren Gliedes liegende Raum ist durch einen Schlauch mit einem Raum verbunden, in dem der oberhalb der Flüssigkeit bestehende Druck herrscht;

d) der Schlauch dient gleichzeitig als mechanische Aufhängung und/oder als Schutzhülle für elektrische Leitungen des Meßumformers.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindurgsgemäßen Meßanordnung liegt darin, daß sie durch den ohnedies vorhandenen Deckel oder Dom des Lagerbehälters oder eine entsprechende deckelseitige Bohrung in den Behälter eingebracht werden kann. Es ist also keine Öffnung im Bodenbereich des Behälters erforderlich, durch die die Sicherheit gegen Ausfließen des Lagergutes beeinträchtigt werden könnte. Es ist die Verwendung beliebiger Meßumformer möglieh, die den mechanischen Weg des bewegbaren Gliedes in ein elektrisches Signal umwandeln. Der verwendete Meßumformer muß lediglich auf den Weg des bewegbaren Gliedes abgestimmt sein. Es sind außerhalb des Gehäuses der Anordnung keine und innerhalb des Gehäuses nur ganz wenige bewegliche Teile vorhanden, wodurch die Stör- und Verschlcißanfälligkeit sehr gering gehalten werden kann.

Die Verwendung eines Schlauches als Aufhängung und/oder als Schutzhülle für elektrische Leitungen ergibt eine sehr preiswert herstellbare Meßanordnung, die bequem montierbar ist. Insbesondere auch bei Behältern, die bis nahe an die Decke des Aufstellraumes reichen, läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung wegen der Flexibilität der Aufhängung bequem einbauen, was bei Verwendung eines starren Rohres als mechanischem Träger zu Schwierigkeiten führen müßte. Es können dabei handelsübliche dünne, gegen chemische Angriffe der Flüssigkeit beständige Schläuche verwendet werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schlauch zu sehr zusammengedrückt wird und dadurch die Druckverbindung zu dem Raum unterbrochen ist, in dem der oberhalb der Flüssigkeit herrschende Druck ebenfalls herrscht. Selbst bei sehr dünnwandigen Schläuchen, die im Bodenbereich des Behälters durch den dort herrschenden statischen Druck verformt und zusammengedrückt werden, ist dennoch eine ausreichende Druckverbindung zwischen Sonde und Flüssigkeitsoberfläche gegeben, da der Schlauch die Form einer 8 annimmt und in den beiden Schlingen der 8 stets eine in Längsrichtung des Schlauches durchgehende Verbindung offen bleibt. Da der Durchsatz durch diese Verbindungen praktisch Null ist, genügen auch geringste Querschnitte, um der der Flüssigkeit abgewandten Seite des bewegbaren Gliedes den an der Oberfläche herrschenden Druck zuzuführen. Änderungen der Füllstandshöhe treten nur relativ langsam und langfristig auf, so daß der erforderliche Druckausgleich auch durch die sehr kleinen Querschnitte hindurch ausreichend rasch erfolgt. Durch den Schlauch sind gegenüber sonstigen mechanischen Trägern die elektrischen Leitungen gegenüber der Flüssigkeit geschützt. Zudem haben diese elektrischen Leitungen in dem Schlauch noch den Vorteil, daß sie ein Stützgerüst für die Schlauchwand bilden, das ein völliges Zusammendrücken des Schlauches im bodennahen Bereich verhindert. Dieses Stützgerüst ist seinerseits gasdurchlässig, so daß die Druckverbindung mit dem Raum oberhalb der Flüssigkeit auch dann gewährleistet ist, wenn der statische Flüssigkeitsdruck die Schlauchwand stark gegen die elektrischen Leitungen preßt. Die Festigkeit auch dünner Schläuche einschließlich der von dem Schlauch umschlossenen elektrischen Leitungen reicht zum mechanischen Halten der Meßanordnung auch dann stets aus, wenn sie in mobilen Tanks, wie beispielsweise in Tank- und Kesselwagen eingesetzt ist. Auch ist die Länge des Schlauches völlig unkritisch, da bei zu langem Schlauch sich das Gehäuse der Anordnung auf den Boden des Behälters legt und ein Teil des Schlauches ebenfalls entlang des Bodens verläuft. Es kann dadurch vermieden werden, daß der Schlauch zum Anpassen an unterschiedliche Behälterhöhen abgeschnitten werden muß. Bei einem derartigen Abschneiden bei der Montage sind Beschädigungen des Schlauches und der elektrischen Leitungen nicht ausgeschlossen, und es ist auch nicht p.cwährleistct, daß der Anschluß in völlig einwandfreier Weise durchgeführt wird. Bei während der Fertigung vorgenommener Konfektionierung kann das einwandfreie Herstellen des Anschlusses sichergestellt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt schließlich darin, daß eine elektrische Messung und damit eine bequeme Fernmessung möglich ist und daß gegenüber Anordnungen nach dem kapaziti-

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ven Prinzip die unvermeidlichen Kapazitäten zwi- elektrische Strom oder die elektrische Spannung, die

sehen Meßumformer und Behälter keine Rolle spie- das Potentiometer als Meßwert abgibt, so groß sind,

len und daß Fehlmessungen durch Benetzen der daß eine bequeme Weiterverarbeitung ohne jegliche

Sonde nicht auftreten können. Außerdem ist die die- Verstärker u. dgl. möglich ist. Außerdem gestatten sen bekannten Anordnungen innewohnende Störan- 5 Potentiometer die Verwendung von Gleich- und von

fälligkeit wegen der Verwendung hoher Frequenzen Wechselstrom, insbesondere auch von Netzwechsel-

vermieden. strom. Dabei kann die Speisespannung durch einen

Als bewegliches Glied kann beispielsweise eine einfachen Transformator auf den gewünschten Wert

Membran verwendet sein, wie sie zur Herstellung transformiert werden.

von Barometerdosen üblich sind. Derartige Membra- ίο Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen nen ergeben allerdings nur sehr kurze Wege und sind der Erfindung ist jedoch ein berührungsfreier Meßnicht rückstellkraftfrei. Die von der Membran er- umformer vorgesehen. Der besondere Vorteil liegt zeugte Rückstellkraft ist nur über sehr kleine Aus- dabei darin, daß der Meßumformer keine reibungsschläge hinweg linear. Bei einer bevorzugten Ausfüh- bedingte Hysterese aufweist. Es wird dadurch die rungsform der Erfindung ist daher das bewegliche 15 Ansprechempfindlichkeit und die Genauigkeit des Glied rückstellkraftfrei, und es ist eine gesonderte Meßwandlers erhöht. Beispielsweise kann ein solcher Rückstellfeder vorgesehen. Ein besonderer Vorteil berührungsfreier Meßumformer aus einer Lichtliegt hierbei darin, daß auch größere Verstellwege quelle, einer durch das bewegbare Glied verschiebbaverwirklicht werden können. Dabei ist es möglich, ren Blende und einem lichtempfindlichen Element den Zusammenhang zwischen äußerem, auf das be- 20 bestehen. Das bewegbare Glied verschiebt je nach wegliche Glied wirkenden Überdruck und vom be- dem von außen einwirkenden Druck die Blende verweglichen Glied entgegen der Rückstellkraft zurück- schieden weit und läßt dadurch eine unterschiedlich gelegtem Weg einen beliebigen Verlauf zu geben. große Lichtmenge auf das lichtempfindliche Element Beispielsweise kann die Kennlinie so gekrümmt sein, fallen. Statt einer Blende kann beispielsweise auch daß bei nahezu leerem Behälter und/oder bei nahezu 25 ein über seine Länge unterschiedlich lichtdurchlässivollem Behälter die Skala des Anzeigegerätes ge- ger Stab verwendet sein, dessen Lichtdurchlässigkeit dehnt ist, wodurch sowohl beim Entleeren des Behäl- gleichmäßig oder in beliebiger gewünschter Abhänters als auch beim Befüllen des Behälters in dem be- gigkeit entlang seiner Länge zu- oder abnimmt. Um sonders wichtigen Bereich eine erhöhte Meß- und Schwankungen der erzeugten Lichtmenge auszuglei-Anzeigegenauigkeit erzielt wird. Dabei kann die 30 chen, kann eine Differenzschaltung von zwei licht-Kennlinie gekrümmt verlaufen oder aus mehreren ge- empfindlichen Elementen vorgesehen sein, von deradlinigen Abschnitten mit unterschiedlicher Stei- nen eines als Meßelement verwendet ist, wogegen das gung zusammengesetzt sein. Die Verwirklichung sol- andere als Referenzelement unmittelbar auf die ercher Kennlinien ist möglich durch entsprechende zeugte Lichtmenge anspricht.

Ausbildung der Rückstellfeder. Die Rückstellfeder 35 Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfinkann progressiv oder degressiv federnd ausgebildet dung ist als Meßumformer ein Induktivgeber, insbesein; es ist auch möglich, mehrere Federn unter- sondere ein Differentialtransformator, verwendet, schiedlich zur Wirkung kommen zu lassen durch ent- Derartige Differentialtransformatoren weisen eine sprechende Anordnung von Anschlägen und entspre- hohe Auflösung bei relativ einfachem Aufbau auf. chende Wahl der Federlänge. Beispielsweise kann 40 Sie lassen sich sehr klein und vor allem sehr robust das verstellbare Glied zunächst nur an einer schwa- herstellen. Die mit derartigen Meßumformern erzielchen und dann an einer stärkeren Rückstellfeder an- bare Linearität genügt den Ansprüchen an ein Füllliegen, höhenmeßsystem. Zur Speisung dient ein Wechsel-AIs bewegliches Glied kann beispielsweise ein strom: Es kann auch ein 50-Hz-Wechselstrom oder ieicht verschiebbarer Kolben vorgesehen sein. Bei 45 ein aus der Netzfrequenz abgeleiteter Wechselstrom einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit 100 Hz verwendet werden. Ebenso ist es möglich, ist eine Rollmembran als bewegliches Glied vorgese- mit einer einfachen Oszillatoranordnung höhere Frehen. Derartige Rollmembranen sind in mineralölbe- quenzen zu erzeugen und für die Speisung zu verständiger Ausführung im Handel. Sie haben den be- wenden. Da in der erfindungsgemäßen Meßanordsonderen Vorteil, daß sie einen erheblichen Weg na- 5° nung keine schnellen Meßwertschwankungen auftrehezu rückstellkraftfrei aufzunehmen vermögen. Die ten, genügt eine Speisung mit 50-Hz-Strom allen Anaktive Hache, die den auf der Rollmembran lasten- sprächen. Es wird dadurch die Stromversorgung beden Flüssigkeitsüberdruck in eine Kraft umsetzt, sonders einfach und wenig aufwendig,
kann ohne Schwierigkeiten ziemlich groß gehalten Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung werden, wodurch große Verstellkräfte zur Verfügung 55 ist als Umsetzer ein Feldplattenumsetzer verwendet, stehen. Dadurch kann der Meßwandler sehr robust, Es sind dabei ihren elektrischen Widerstand unter preiswert und betriebssicher hergestellt werden. der Wirkung eines Magnetfeldes verändernde Bau-Ais Meßumformer, der die Position des bewegba- elemente vorgesehen. Der Magnet wird von dem beren Gliedes in einen elektrischen Wert umsetzt, kann wegbaren Glied relativ zu den Feldplatten mitbeim einfachsten Fall ein Potentiometer, vorwiegend 60 wegt. Die elektrische Widerstands-, Strom- oder ein Linearpotentiometer verwendet sein. Es sind Spannungsänderung an den Feldplatten wird als zuverlässige, unter schwierigsten Umgebungsbedin- Meßwert weiterverarbeitet. Durch entsprechende gungen einsetzbare Stabpotentiometer mit hoher Li- Ausbildung des magnetischen Kreises kann die nearität und Auflösung bekannt Der besondere Vor- Kennlinie in weiten Grenzen den gewünschten Beteil bei der Verwendung eines Potentiometers liegt 65 dingungen angepaßt werden.

darin, daß derartige Potentiometer relativ preiswert Es ist möglich, die erfindungsgemäße Meßanordin allen erforderlichen elektrischen und mechani- nung so auszubilden, daß er einen Querschnitt aufsehen Abmessungen auf dem Markt sind und daß der weist, dessen umschriebener Kreis einen Durchmes-

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ser von nicht mshr als 28 mm einnimmt, ohne daß Merkmale können bei anderen Ausführungsformen

dadurch die Robustheit und preiswerte Herstellbar- der Erfindung einzeln für sich, oder zu mehreren in

keit der Meßanordnung beeinträchtigt ist. Das Ein- beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

halten dieses Durchmessers für den unbeschriebenen Fig. 1 ein Schemabild einer Füllstandsmeßanlage,

Kreis hat den Vorteil, daß durch die bei üblichen 5 F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsr

Lagertanks vorgesehenen 1 "-Anschlußstutzen der gemäße Meßanordnung mit eingebautem Differen-

Meßwandler in den Behälter eingeführt werden kann. tialtransformator und Gleichrichter,

Bevorzugt ist die Meßanordnung von einem aus F i g. 3 ein Prinzipschaltbild mit einer Meßanordkorrosionsbeständigem Material bestehenden Ge- nung mit Differentialtransformator,
haare umgeben. Es können hierfür Metalle, wie Mes- io F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Feldsing, Aluminium, rostfreier Stahl oder auch Kunst- plattenmeßumformersystems,

stoff verwendet sein. Bei bevorzugten Ausführungs- F i g. 5 ein Prinzipschaltbild, nach dem das Feldformen der Erfindung ist das Gehäuse zum leichteren plattensystem angeschlossen ist, und
Demontieren unterteilt und an der Trennstelle mit F i g. 6 eine vereinfachte Darstellung der Anordeiner drucksicheren Abdichtung versehen. Bei einer 15 nung eines Potentiometers als Meßumformer in einer vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäßen erfindungsgemäßen Meßanordnung.
Meßanordnung ist das angeschlossene Anzeigegerät Ein Behälter 1 zum Lagern von Flüssigkeiten ist mit einer eingebauten Stromversorgung für den Meß- mit einem Dom 2 und einem Domdeckcl 3 versehen, umformer versehen. Vorteilhaft ist dabei, daß für Der Domdeckel 3 weist eine durchgehende Gewindedie Stromversorgung kein eigenes Gerät mit Gehäuse 20 bohrung auf, in die ein Dreifach-Schraubstutzen 4 erforderlich ist, sondern daß die Stromversorgung im eingeschraubt ist, der zum Behälterinneren hin einen Anzeigegerät untergebracht ist. Dadurch kann gleich- hohlen Gewindebolzen aufweist, der in die Gewindezeitig ohne zusätzlichen Anschluß das Anzeigegerät bohrung des Domdeckels eingeschraubt ist. Nach mit einer Beleuchtung für die Skala versehen werden. außen hin weist der Schraubstutzen 4 drei Anschluß-Die Verkabelung ist denkbar einfach: Es wird ledig- 25 stutzen auf. Durch den einen dieser drei Anschlußlich das aus dem Tank kommende Kabel, das die stutzen ist eine nicht dargestellte Vorlaufleitung geelektrischen, zum Umsetzer führenden Leitungen führt, durch die Flüssigkeit aus dem Behälter 1 ententhält, zum Anzeigegerät geführt und dort ange- nommen werden kann. Durch den anderen Stutzen schlossen. Dem Anzeigegerät wird elektrische Ener- ist eine Rücklaufleitung geführt, durch die zuviel gegie über ein Netzkabel zugeführt. 30 förderte Flüssigkeit in den Behälter 1 zurückgeleitet

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird. Der dritte Anschlußstutzen ist mit einem von einer erfindungsgemäßen Meßanordnung, die insbe- außen zugänglichen Anschlußkopf 5 versehen, der sondere zum Messen der Füllhöhe in Heizölbehältern als elektrische Klemm- oder Steckverbindung ausgedient, ist zur Befestigung und Halterung des Gehäu- bildet ist. Vom Anschlußkopf 5 führt eine elektrische ses der tragende Schlauch an einem Mehrfach- 35 vieradrige Leitung zu einem im Behälterinneren im schraubstutzen befestigt, der in einem Stutzen des Bodenbereich befindlichen Meßwandler 6. Die elek-Lagerbehälters einschraubbar ist und der zwei wei- irische, zu dem Meßwandler 6 führende Leitung ist tcrc Durchführungsöffnungen für eine Vorlauf- und von einem Schlauch 7 umhüllt, der an einem stirnseieine Rücklaufleitung aufweist. Die Vorlauf- und die tigen Ende des die Gestalt eines Zylinders aufweisen-Rücklaufleitung führen zum Heizungsbrenner. Der 40 den Meßwandlers druck- und flüssigkeitsdicht befebesondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß stigt ist. Die elektrische Leitung füllt den hohlen eine denkbar einfache Montage möglich ist: Es ge- Querschnitt des Schlauches 7 nicht aus, so daß an der nügt, die Meßanordnung durch den Stutzen des elektrischen Leitung vorbei Luft oder Gas zum Meß-Lagerbehälters einzuführen und bis zum Bodenbe- wandler oder von dem Meßwandler strömen kann, reich des Lagerhehälier«: absinken ra lassen. Dann 45 Das dem Meßwandler 6 abgewandte Ende des wird der Mehrfachschraubstutzen eingeschraubt. Schlauches 7 ist an dem Schraubstutzen 4 befestigt. Vom Mehrfachschraubstutzen führt ein Kabel zum Dabei endet der Schlauch 7 auf der inneren., mit dem Anzeigegerät mit Stromversorgungsteil. Dazu kann Behälterinnenraum in Verbindung stehenden Bereich an dem Mehrfachschraubstutzen ein Steckanschluß des Schraubstutzens 4. Der Schlauch 7 ist an dem mit einem elektrischen Mehrfachstecker vorgesehen 50 Schraubstutzen 4 derart befestigt, daß er erhebliche sein. Die Meßanordnung mit Tragschlauch und Kräfte aufzunehmen vermag. Durch den Schlauch 7 Mehrfachschraubstutzen kann als Einheit geliefert hindurch ist der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels bewerden, an der auf der Baustelle keinerlei Manipula- findliche Behälterinnenraum mit dem Meßwandler 6 tionen vorgenommen werden müssen. Auch das Ver- verbunden. Es ist also möglich, den Behälterinnenbindungskabel vom Mehrfachschraubstutzen zum 55 raum von der äußeren Atmosphäre völlig abzutren-Anzeigegerät kann in konfektionierten Längen gelie- nen; es genügt dazu, den Schraubstutzen 4 dicht einfert werden, falls auch an dem Anzeigegerät ein ent- zuschrauben und die Durchführungen dicht auszusprechender Stecker vorgesehen ist Es kann bei die- führen. Das hat den Vorteil, daß beispielsweise auf sem System jeder Ungelernte den Einbau und das den Unterdruck oder den Überdruck im Behälter 1 Anschließen vornehmen, ohne daß irgendwelche 60 ansprechende Leckwamsysteme von dem erfindungs-Fehler vorkommen können. Die Steckverbindungen gemäßen Meßsystem unbeeinflußt verwendet werden sind dabei in üblicher Weise unverwechselbar ausge- können. Von dem Anschlußkopf 5 führt eine mehrbildet, adrige elektrische Leitung 8 zu einem Anzeigege-

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Er- rät 9. Ein Zeiger 10 zeigt auf einer Skala 11 die

findung sind in der folgenden Beschreibung an Hand 65 Höhe des Flüssigkeitsstandes im Behälter 1 an. Von

der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- dem Anzeigegerät 9 führt eine elektrische Leitung 12

spiele näher beschrieben und erläutert. Die der Be- zu einem nicht dargestellten Netzanschluß.

Schreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Der Meßwandler ist in einem zylinderförmigen

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Gehäuse untergebracht, das einen Hohlzylinder 13 Gewindestopfen 32 eingedreht ist. Der Gewindestop- und einen Hohlzylinder 14 mit Schraubstutzen 15 fen 32 ist an seinem dem Napf 23 abgewandten Ende umfaßt, der auf der einen Stirnseite des Hohlzylin- mit einem Schraubenzieherschlitz 33 versehen. Der ders 14 zentral angeordnet ist. Die einander züge- Gewindestopfen 32 ist zentral axial durchbohrt. Die kehrten Stirnseiten der Hohlzylinder 13 und 14 sind 5 Axialbohrung weist eine in ihren lichten Querschnitt offen. Die freie Stirnseite des Hohlzylinders 13 ist vorspringende, axial kurze Schulter 34, die als Lagenach innen eingezogen und begrenzt eine zentrale rung für den Bolzen 28 dient, auf.
Bohrung 16. Der Hohlzylinder 14 weist an dem dem Auf der dem Napf 23 zugewandten Seite ist der Schraubstutzen 15 abgewandten Ende eine äußere Flansch 30 mit einer zentralen Ausdrehung 35 verse-Schulter auf, die mit einer inneren Eindrehung verse- ίο hen, in die ein Federteller 36 eingesetzt ist. Der hen ist, deren Durchmesser etwas größer ist als der Federteller 36 ist an seiner dem Flansch 30 abge-Außendurchmesser des Hohlzylinders 13. Der Hohl- wandten Stirnseite mit einer hohlzylindrischen Verzylinder 13 ist in diese Eindrehung eingesteckt und längerung 37 versehen, die an ihrem freien Ende eine durch ein Dichtungsband oder eine Dichtungsmasse nach innen vorspringende Schulter 38 aufweist, die 17 abgedichtet befestigt. 15 als zweites Lager für den Bolzen 28 dient. Eine rela-

Ein Flanschstutzen 18 ist von innen her mit sei- tiv weiche Schraubendruckfeder 39, deren Innennem Stutzen durch die stirnseitige Bohrung 16 des durchmesser geringfügig größer ist als der Außen-Hohlzylinders 13 durchgesteckt. Der Rohrstutzenab- durchmesser des Zylinderabsatzes 25, stützt sich an schnitt ist mit einem Außengewinde versehen, auf ihren beiden Stirnseiten gegen den Napf 23 und gedas von außen her eine Mutter 19 aufgeschraubt ist. 20 gen den Federteller 36 ab. Die Schraubendruckfeder Der Flansch des Flanschstutzens 18 ist in seinem au- 39 drückt einerseits den Napf 23 und die Rollmemßeren. der Stirnwand des Hohlzylinders 13 züge- bran 22 gegen die Stirnseite des Flanschstutzens 18; wandten Bereich mit einer abgerundeten, ringsum andererseits drückt die weiche Schraubendruckfedcr laufenden Vertiefung 20 versehen. Die Vertiefung 20 39 den Federteller 36 gegen den Gewindestopfen 32. kommt beim Anziehen der Mutter 19 an einem as Durch Verdrehen des Gewindestopfens 32 kann die O-Ring 21 zur Anlage, den sie in die abgerundete. Vorspannung, mit der die Rollmembran 22 gegen durch die Stirnwand und die Zylinderwand des Hohl- den Flanschstutzen 18 gedruckt wird, eingestellt wcrzylinders 13 gebildete Ecke preßt. Der Flanschstut- den. Eine kürzere, härtere Schraubendruckfeder 4» zen 18 ist mit einer axial durchgehenden Bohrung mit kleinerem Durchmesser ist an dem Hohlzylinderversehen. Der O-Ring 21 ist Teil einer gummielasti- 30 absatz 26 befestigt. Wird durch zunehmenden äußcschen Rollmembran 22, die topfförmig ausgebildet ren Druck der Napf 23 unter Zusammendrücken der ist, und, abgesehen von dem O-Ring 21, eine gleich- weichen Schraubendruckfeder 29 auf den Flansch 30 mäßig dünne Wandstärke aufweist. Der Bodcnbe- hin bewegt, dann kommt nach einer vorbestimmten icich der Rollmembran 22, die den Innenraum des Wegstrecke die härtere Schraubendruckfeder 40 rr.it Meßwandlers 6 flüssigkeitsdicht abschließt, liegt mit 35 ihrer Stirnseite an einer Planfläche 41 des Federtclihrer dem Inneren des Meßwandlers zugekehrten lers 36 zur Anlage. Von diesem Zeitpunkt ab wirken Oberfläche an der Außenfläche eines Napfes 23 an. auf den Napf 23 die Summen beider Federkräfte. Der Hohlraum des Napfes 23, der koaxial zu den wodurch ein Knick in der Kennlinie, der Darstellung Hohlzylindern 13 und 14 angeordnet ist, ist dem In- des Weges des Napfes 23 in Abhängigkeit vom neren des Meßwandlers zugekehrt. Sein Außen- 40 Druck, erreicht wird.

durchmesser ist um ein Vielfaches der Wanddicke An dem dem Napf 23 abgewandten Ende ist der

der Rollmembran 22 kleiner als der Innendurchmes- Bolzen 28 mit einem Gewinde verschen, auf das ein

scr des Hohlzylinders 13. Der Übergang der Seiten- ferromagnetischer zylindrischer Kern 42 aufge-

wand des Napfes 23 in den Boden 24 ist stark abge- schiaubt ist. Ein Verdrehen des Kernes 42 mittel'

rundet. Im Napfinneren ist der Boden 24 mit einem 45 eines an seiner freien Stirnseite vorgesehenen Schrau-

zcntraien Zylinderabsatz 25 versehen, an den sich ein benzieherschiitzes 43 ermöglicht eine axiale Ver-

Hohlzylinderabsatz 26 anschließt. Der Zylinderab- Schiebung des Kernes 42 relativ zum Napf 23. In den

satz 25 und der Hohlzylinderabsatz 26 sind zueinan- Flansch 30 sind mehrere Schraubbolzen 44 axial ein-

der und zum Napf 23 koaxial. Der Hohlzylinderab- geschraubt. An ihren freien Stirnseiten liegt ein

satz 26 ist mit einer in seine freie Stirnseite zentral 5° Kunststoffspulenkörper 45 an, der mittels in die

eindringenden Gewindebohrung 27 versehen, in die Schraubbolzen 44 eingedrehter Schrauben 46 befe-

ein Bolzen 28 bis zum Anliegen seiner Schulter 29 an stigt ist. Der Kunststoffspulenkörper 45 weist zwei

der Stirnseite des Hohlzylinderabsatzes 26 einge- Zwischenflansche 47 auf, die zwischen sich und den

schraubt ist. Der Napf 23 besteht aus Kunststoff; der Endflanschen eine zentrale Kammer 48 und zwei

Bolzen 28 besteht aus einem nicht magnetisierbaren 55 Endkammern 49 einschließen. In den Kammern 48

Metall, beispielsweise aus Messing. und 49 sind Wicklungen eines Differentialtransforma-

In dem dem Hohlzylinder 14 zugekehrten Endbe- tors untergebracht. Mit Hilfe von Schrauben 50 ist

reich des Hohlzylinders 13 ist ein Flansch 30 mit an der freien Stirnseite eine Anschlußplatte 51 befe-

Hilfe mindestens einer radial eingedrehten Schraube stigt, an die die Anschlußdrähte der in den Kammern

31 befestigt. Dabei befindet sich der Schraubenkopf 60 48 und 49 untergebrachten Wicklungen geführt sind,

der Senkschraube 31 im Bereich der Dichtungsmasse Ein kleiner Blockgleichrichter 55 ist an der An-

17. Der Flansch 30, dessen Außendurchmesser gleich schlußplatte 51 aufgelötet Ebenso sind nach außen

den untereinander gleichen Innendurchmessern der führende Adern 52 angelötet, die durch den hohlen beiden Hohlzylinder 13 und 14 ist, steht axial über Schraubstutzen 15 nach außen geführt sind. Der

das Ende des Hohlzylinders 13 vor. Er bildet prak- 65 Schraubstutzen 15, der mit einem Außengewinde

tisch eine Zentrierung beim Zusammenstecken der versehen ist, läuft in einen Konus 53 aus, auf den ein beiden Hohlzylinder 13 und 14. Der Flansch 30 ist Schlauch 7 aufgesteckt ist, der durch eine mit einer

mit einer zentralen Axialbohrung versehen, in die ein konischen Bohrung versehene Überwurfmutter 54

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druck- und flüssigkeitsdicht an dem Hohlzylinder 14 Widerstand einander gleich. Wird nun der Dauerbefestigt ist. magnet bei sich bewegendem Napf 23 aus dieser

In der zentralen Kammer 48 ist eine Speisewick- mittleren Symmetrielage verschoben, dann wird der lung 56 untergebracht, deren beide Anschlußenden Fluß in dem einen U-Bügel vergrößert und im andean zwei der vier Adern 52 geführt sind. In den End- 5 ren verkleinert. Entsprechend ändert sich der Widerkammern 49 ist je eine Meßwicklung 57 in symmetri- stand der beiden Feldplatten 69 in entgegengesetztem scher Ausführung untergebracht. Die beiden Meß- Sinn. Die jeweils zwei Anschlüsse der Feldplatten 69 wicklungen 57 sind gegeneinander geschaltet, so daß sind an die Anschlußplatte 51 geführt, von wo aus an den beiden nach außen geführten Anschlüssen 58 die Adern 52 nach außen geführt sind. Die im Anzeinur die Differenz der beiden in den Meßwicklungen io gegerät9 vorgesehene Schaltung kann beispielsweise 57 induzierten Wechselspannungen in Erscheinung als Brückenschaltung aufgebaut sein, bei der die beitritt. An die Anschlüsse 58 sind die Wechselspan- den Feldplatten jeweils in Reihe zu einem Festwidernungsklemmen des Gleichrichters 55 angeschlossen. stand liegen und zwischen die Verbindung von FeId-Von den beiden Gleichspannungsanschlüssen des platte und Festwiderstand das Meßwerk des Anzei-Glcichrichters 55 führen die beiden anderen der vier 15 gesystems geschaltet ist. Die Speisespannung wird Adern 52 durch den Schlauch 7 zum Anschlußkopf 5 den beiden Enden der beiden Serienschaltungen aus im Schraubstutzen 4. Alle vier Adern sind vom An- Feldplatte und Widerstand zugeführt, wobei an jeschiußkopf 5 weitergeführt zum Anzeigegerät 9. Die dem Pol der Speisespannung die Feldplatte der einen beiden mit dem Gleichrichter 55 verbundenen Adern und der Widerstand der anderen Serienschaltung ansind einerseits unmittelbar und andererseits über 20 geschlossen ist. Es kann jedoch auch, wie in F i g. 5 einen Stellwiderstand 59 an die Wicklung eines dargestellt, eine Serienschaltung der beiden Feldplat-Drehspulmeßwerkes 60 angeschlossen. Die beiden ten 69 vorgesehen sein. An die Enden der Serienniit der Speisewicklung 56 verbundenen Adern 52 schaltung wird die Speisespannung angeschlossen, sind zu einer Sekundärwicklung 61 eines Transfor- parallel zur einen der beiden Feldplatten wird das mators 62 geführt, dessen Primärwicklung 63 über 25 Meßwerk geschaltet. Auch eine derprtige Anordnung eine Sicherung 64 mit dem Netz in Verbindung steht. ist über einen genügend großen Verstellbereich aus-Der Stellwiderstand 59 gestattet das Anpassen des reichend linear. Es genügt bei dieser Schaltung, wenn Vollausschlages des Anzeigegerätes 9 an unterschied- drei Adern 52 durchgeschaltet sind,
liehe Behälterhöhen, so daß mit der gleichen Anord- Wird als Meßumformer ein Potentiometer verwennung ein großer Bereich von möglichen Füllhöhen 30 det, so erfolgt der Einbau in den Wandler 6 beispielserfaßt werden kann. Vorzugsweise ist die Stellachse weise nach F i g. 6. Statt des Kernes 42 ist an dem des Stcllwiderstandes 59 nach außen geführt und da- Bolzen 28 ein dreieckförmiger Doppelschleifer 70 durch der Stellwiderstand 59 von außen her einstell- befestigt. In der in F i g. 6 dargestellten Draufsicht bar. Dabei ist eine kleine Skala vorgesehen, auf der weist der Schleifer 70 die Gestalt eines ausgesparten die eingestellte Füllhöhe angezeigt wird. Der auf die- 35 gleichschenkligen Dreiecks auf, dessen kurzer, unser Skala angezeigte Wert entspricht dem 100%- gleicher Schenkel dem Bolzen 28 benachbart ist und Wert des Zeigers 10 auf der Skala 11 bei vollem Be- dessen von den beiden gleichen Schenkeln gebildete halter. Spitze einen Kontaktniel trägt, der auf der Wicklung

An Stelle des Differentialtransformators 42, 48, 49 71 eines Potentiometers 72 schleift. Das Potentiome- und des Gleichrichters 55 kann ein Feldplattensy- 40 ter ist von zylindrischer Gestalt und seine Achse fällt stern in den Meßwandler 6 eingebaut sein. Statt des mit der Achse des Bolzens 28 zusammen. Der Schlei-Kernes 42 ist in diesem Fall an dem Bolzen 28 ein fcr 70 weist in einer durch die Achsen von Bolzen kleiner Dauermagnet 65 befestigt. Der Dauermagnet 28 und Potentiometer 72 gelegten Ebene, die senk-65 taucht in ein nicht magnetisches Rähmchen 66 recht zur Zeichenebene von F i g. 6 steht, die Gestalt ein, auf dem im Querschnitt ein U bildende ferro- 45 eines U auf, dessen beide Schenkel in F i g. 6 als sich magnetische Plättchen 67 angebracht sind. Die Platt- deckende Dreiecke erscheinen und an deren freien chen 67 bilden zwei mit ihren Jochen einander abge- Enden die Kontaktniete befestigt sind. Die beiden wandte und mit ihren freien Schenkelenden einander Schenkel des U-förmigen Schleifers liegen federnd an benachbarte U-Bügel. Zwischen den Schenkelenden einander gegenüberliegenden Stellen von außen ar ist ein Luftspalt 68 vorgesehen. Bei jedem der beiden 50 der Wicklung 71 an. Das Potentiometer 72 ist mil U-Bügel ist im Übergang von dem einen Schenkel seiner dem Bolzen 28 abgewandten Stirnseite an zum Joch je eine Feldplatte 69 eingebaut. Befindet einem Quersteg 73 befestigt. Der Quersteg 73 ist an sich der Dauermagnet 65, dessen Polflächen den In- seinen Endbereichen mittels je einer Schraube 74, die nenseiten der Schenkel der U-Bügel zugekehrt sind, in die Schxaubbolzen 44 eingeschraubt sind, fixiert in einer zentralen, zum Luftspalt 68 symmetrischen 55 Dabei sind die Schraubenschäfte der Schrauben 74 Lage, dann wird durch jeden der beiden U-Bügel ein von Schraubendruckfedern 75 umgeben, die sich eigleich großer magnetischer Fluß geleitet, und iiie bei- nerseits an der Stirnseite des Bolzens 44 abstützer den Feldplatten 69 sind von einem gleich großen ma- und andererseits den Steg 73 gegen den Kopf dei gnetischen Fluß durchsetzt Dadurch ist auch ihr Schraube 74 drücken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Meßanordnung für Flüssigkeits-Füllstandsmeßsysteme mit Fernanzeige, zur Umformung eines Differenzdruckes in eine elektrische Größe, mit einem druckabhängig bewegbaren Glied, an das ein Meßumformer angeschlossen ist, der ein von der Position des bewegbaren Gliedes abhängiges proportionales elektrisches Signal abgibt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Meßanordnung ist in einem druck- und flüssigkeitsdichten, in die Flüssigkeit versenkbaren Gehäuse (13,14) untergebracht;

b) das bewegbare Glied (22) ist auf der einen Seite von dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt;

c) der auf der anderen Seite des bewegbaren Gliedes (22) liegende Raum ist durch einen Schlauch (7) mit einem Raum verbunden, in dem der oberhalb der Flüssigkeit bestehende Druck herrscht;

d) der Schlauch (7) dient gleichzeitig als mechanische Aufhängung und/oder als Schutzhülle für elektrische Leitungen (52) des Meßumformers.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied (22) rückstellkraftfrei ist und eine gesonderte Rückstellfeder (39) vorgesehen ist.

3. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, bei unterschiedlichen Drücken wirksame Rückstellfedern (39 und 40) vorgesehen sind.

4. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Glied eine Rollmembran (22) vorgesehen ist.

5. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

in an sich bekannter Weise ein Potentiometer (72) als Meßumformer verwendet ist.

6. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter berührungsfrei arbeitender induktiver Meßumformer verwendet ist.

7. Meßanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßumformer ein Differentialtransformator (42, 45, 48, 49) verwendet ist.

8. Meßanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßumformer ein Feldplattenumsetzer (65, 66, 67, 68, 69) verwendet ^ist·

9. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse (13, 14) einen Querschnitt aufweist, dessen umschriebener Kreis einen Durchmesser von nicht mehr als 28 mm einnimmt.

10. Meßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem aus korrosionsbeständigem Material bestehenden Gehäuse (13,14) umgeben ist.

11. Meßanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13, 14) zum leichten Demontieren unterteilt ist mit drucksicherer Abdichtung (17).

12. Meßanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal zur Befestigung und Halterung des Gehäuses (13 14) der tragende Schlauch (7) an einem Mehr fachschraubstutzen (4) befestigt ist, der in einei Stutzen des Lagerbehälters einschraubbar ist um der zwei weitere Durchführungsöffnungen fü: eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung aufweist