DE2064322C3 - Meßanordnung für Flüssigkeits-Füllstandsmeßsysteme mit Fernanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung für Flüss!gke^;is-Füll?tanüsmeßsysteme mit Femanzeige, zur Umfoimung 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.

Eine bekannte derartige Meßanordnung (deutsch.' Patentschrift 1 048 713) weist als druckabhängig bewegbares Glied eine eingespannte Membran auf. die zwei Kammern voneinander trennt, denen die beiden Drücke zjgeführt werden, deren Differenz gemessen werden soll. Der Druck wird also in bekannter Weise in eine Auslenkung umgesetzt, die durch einen Meß umformer 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 Flüssigkeits-Füll Standsmessung, weil die verschiedenen Drücke über gesonderte Leitungen zugeführt werden müssen. Bei spielsweise bereitet es Schwierigkeiten, den im Bereich des Behälterbodens herrschenden Druck dei Meßanordnung zuzuführen, wenn diese nicht im Bc ι eich des Behälterbodens in einer Öffnung des Behalters eingebaut wird, wobei der hier herrschende Druck unmittelbar einer der Kammern zugeführ werden kann. Dies ist jedoch deshalb ungünstig, weil der Behälter mit einer öffnung versehen werden muß, die abzudichten ist, und weil durch die Meßanordnung eine zusätzliche Gefahr des unerwünschte.) Ausströinens von Flüssigkeit gegeben ist, wenn beispielsweise die Membran reißt. Außerdem kann eine derartige Meßanordnung an vorhandene Behälter nachträglich nicht oder nur mit sehr großen Umstanden 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 I agergutes 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 Flüssigkeit s-Fü 11 st an ds meßsy sterne, bestehen beispielsweise aus L'inem oben und unten offenen, koaxialen Doppelrohr, dessen beide Rohrteile gegeneinander isoliert sind. 21ur 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, dal' solche Messungen wegen des

jeringen Kapazitätswertes nicht im auseesprochen Die Verwendung eines Schlauches als Aufhängung

niederfrequenten Bereich durchgeführt werden kön- und oder als Schutzhülle für elektrische Leitungen

nen. den Nachteil, daß beim Absinken des Flüssig- ei gibt eine sehr preiswert herstellbare Meßanord-

keitsstandes im oberen Bereich der Sonde verblei- nung, die bequem montierbar ist. Insbesondere auch bende Flüssigkeitsreste dij Anzeige \ erfälschen. 5 bei Behältern, die bis nahe an die Decke des Auf-

Außerdem sind derartige Systeme relativ teuer und Stellraumes reichen, läßt sich die erfindungsgemäße störanfällig.

Bekannt sind auch Meßanordnungen, bei denen

die Füllhöhe durch einen Schwimmer erfaßt wird, . .

dessen Höhe über einen Seilzug auf ein Zeigerwerk io führen müßte. Es können dabei handelsübliche

übertragen wird. Es wäre dabei ohne weiteres möe- dünne, gegen chemische Angriffe der Flüssigkeit be-

lich. statt des Zeigerwerkes den Schleifer eines Po- ständige Schläuche verwendet werden, ohne daß^die tentiometers zu verstellen und den Potentiometerwert
/u übertragen. Bei Füllungen mit brennbaren Flüs-

Anordnung wegen der Flexibilität der Aufhängung bequem einbauen, was bei Verwendung eines starren Rohres als mechanischem Träger zu Schwierigkeiten

Gefahr besteht, daß der Schlauch zu sehr zusammengedrückt wird und dadurch die Druckverbindung zu

sigkeiten ist jedoch eine derartige Anordnung prahle- .5 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 \erformt und zusammengedrückt werden, ist dennoch eine ausreichende Druckverbindung zwischen Sonde und Flüssigkeiisobeifläche gegeben, da der Schlauch die Form einer H annimmt und in den beiden Schlingen der S stets eine in Längsrichtung des Schlauches durchgehende Ver-

jen werden muß, daß Senken in dieser Leitung ent- :ehen, in denen sich ein Kondenswasserpfropfen bilden kann, der die Meßwertübertragung beeinträch-

matisch, da bewegliche Teile durch Abdichtungen hindurchgeführt werden müssen, da das vom Strom durchflossen!.· Potentiometer wegen Explosionsgefahr Lckapselt sein muß.

Es ist schließlich auch bekannt, den Füllstand 20 pneumatisch zu messen, indem der Druck im Bereich des Behälterbodens in einem mit Luft gefüllten Rohr gemessen wird. Diese Meßsysteme eignen sieh aber

für eine Fernanzeige nicht sehr uut, da eine ,_

Schlauch- oder Rohrleitung bis zu dem entfernten 25 bindung offen bleib! Da der Durchsatz durch diese

Anzeiger verlegt werden muß und da dabei vermie- Verbindungen praktisch Null ist, genügen auch geringste Querschnitte, um der der Flüssigkeit abgewandten Seite des bewegbaren Gliedes den an der Oberfläche herrschenden" Druck zuzuführen. Ande-

30 rungen der Füllstandshöhe treten nur relativ langsam

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine und" langfristig auf. so daß der erforderliche Druck-Meßanordnung, die einen elektrischen," zur Fernan- ausgleich auch durch die sehr kleinen Querschnitte zeige geeigneten Werte abgibt, in der Weise auszubil- hindurch ausreichend rasch erfolgt. Durch den -.!en. daß sie mit geringem Aufwand zur Füllhöhen- Schlauch sind gegenüber sonstigen mechanischen iressunu an Flüssigkeitsbehältern verwendet werden 35 Trauern die elektrischen leitungen gegenüber der kann. " Flüssigkeit ge ,nützt. Zudem haben diese elektn-Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Meßanord- sehen Leitungen in dem Schlauch noch den Vorteil. nung der eingangs genannten Art erfindunesgemäß daß sie ein Stützgerüst für die Schlauchwand bilden, durch die Kombination folgender Merkmale: ~ ~ das ein völliges Zusammendrücken des Schlauches a) Die Meßanordnung ist in einem druck- und 40 im bodennahen Bereich verhindert. Dieses Stüt/geflüssigkeitsdichten, in die Flüssigkeit vcrsenkba- rüst ist seinerseits gasdurchlässig, so daß die Druckrem Gehäuse untergebracht; " verbindung mit dem Raum oberhalb der Flüssigkeit h) das bewegbare Glied ist auf der einen Seite von auch dann gewährleistet ist. wenn der statische Flüsdem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt; sigkeitsdruck die Schlauchwand stark gegen die elek-

c) der auf der anderen Seite des bewegbaren Glie- 4S trischen Leitungen preßt Die Festigkeit auch dünner des liegende Raum ist durch einen Schlauch mit Schläuche einschließlich der \on dem Schlauch umeinem Raum verbunden, in dem der oberhalb schlossenen elektrischen Leitungen reicht zum rieder Flüssigkeit bestehende Druck herrscht: chanischen Halten der Meßanordnung auch dann

d) der Schlauch dient gleichzeitig als mechanische stets aus, wenn sie in mobilen Tanks, wie beispiels-Aufhängung und oder als Schutzhülle für clek- 50 weise in Tank- und Kesselwagen eingesetzt ist. Auch trische Leitungen des Meßumformers. ist die Länge des Schlauches völlig unkritisch, da bei

Hin wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen zu langem Schlauch sich das Gehäuse der Anord-

Mcßanordnung liegt darin, daß sie durch den ohne- nung auf den Boden des Behälters legt und ein Teil

dies vorhandenen Deckel oder Dom des Lagerbe- des Sehlauches ebenfalls entlang des Bodens vedault. hälters oder eine entsprechende deckelseitigc Boh- 55 Es kann dadurch \emiieden werden daß der

rung in den Behälter eingebracht werden kann. Es ist Schlauch zum Anpassen an unterschiedliche Ue- ;i]sp keine Öffnung im Bodenbereich des Behälters
erforderlich, durch die die Sicherheit gegen Ausfließen des Lagergutes beeinträchtigt werden könnte. F.s

i.ilterhöhen abgeschnitten werden muß. Bei einem derartigen Abschneiden bei der Montage sind Beschädigungen des Sehlauches und der elektrischen

ist die Verwendung beliebiger Meßumformer mög- 60 I eilungen nicht ausgeschlossen, und es ist auch nicht lieh, die den mechanischen Weg des bewegbaren gewährleistet, daß der Anschluß in völlig einwaiul-Gliedes in ein elektrisches Signal umwandeln. Der freier Weise durchgeführt wird. Bei während der 1-e verwendete Meßumformer muß lediglich auf den
Weg des bewegbaren Gliedes abgestimmt sein. Fs
sind außerhalb des Gehäuses der Anordnung keine 65
und innerhalb des Gehäuses nur ganz wenige bewegliche Teile vorhanden, wodurch die Stör- und Verstiileißanfälligkeit sehr gering gehalten weiden kaün.

tigung vorgenommener Konfektionierung kann das einwandfreie Herstellen des Anschlusses sichergestellt werden. Hin weiterer Vorteil der Erfindung liegt schließlieh darin, daß eine elektrische Messung und damit eine bequeme Fernmessung möglich ist und daß gegenüber Anordnungen nach dem kapa/m-

ven Prinzip die unvermeidlichen Kapazitäten zwischen Meßumformer und Behälter keine Rolle spielen und daß Fehlmessungen durch Benetzen der Sonde nicht auftreten können. Außerdem ist die diesen bekannten Anordnungen innewohnende Störanfälligkeit wegen der Verwendung hoher Frequenzen vermieden.

Als bewegliches Glied kann beispielsweise eine Membran verwendet sein, wie sie zur Herstellung von Barometerdosen üblich sind. Derartige Membranen ergeben allerdings nur sehr kurze Wege und sind nicht rückstellkraftfrei. Die von der Membran erzeugte Rückstellkraft ist nur über sehr kleine Ausschläge hinweg linear. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher das bewegliche Glied rückstellkraftfrei, und es ist eine gesonderte Rückstellfeder vorgesehen. Ein besonderer Vorteil liegt hierbei darin, daß auch größere Verstellwege verwirklicht werden können. Dabei ist es möglich, den Zusammenhang zwischen äußerem, auf das bewegliche Glied wirkenden Überdruck und vom beweglichen Glied entgegen der Rückstellkraft zurückgelegtem Weg einen beliebigen Verlauf zu geben. Beispielsweise kann die Kennlinie so gekrümmt sein, daß bei nahezu leerem Behälter und/oder bei nahezu vollem Behälter die Skala des Anzeigegerätes gedehnt ist. wodurch sowohl beirr, Entleeren des Behälters als auch beim Befüllen des Behälters in dem besonders wichtigen Bereich eine erhöhte Meß- und Anzeigegenauigkeit erzielt wird. Dabei kann die Kennlinie gekrümmt verlaufen oder aus mehreren geradlinigen Abschnitten mit unterschiedlicher Steigung zusammengesetzt sein. Die Verwirklichung solcher Kennlinien ist möglich durch entsprechende Ausbildung der Rückstellfeder. Die Rückstellfeder kann progressiv oder degressiv federnd ausgebildet sein; es ist auch möglich, mehrere Fedem unterschiedlich zur Wirkung kommen zu lassen durch entsprechende Anordnung von Anschlägen und entsprechende Wahl der Federlänge. Beispielsweise kann das verstellbare Glied zunächst nur an einer schwachen und dann an einer stärkeren Rückstellfeder anliegen.

Als bewegliches Glied kann beispielsweise ein leicht verschiebbarer Kolben vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rollmembran als bewegliches Glied vorgesehen. Derartige Rollmembranen sind in mineralölbeständiger Ausführung im Handel. Sie haben den besonderen Vorteil, daß sie einen erheblichen Weg nahezu rückstellkraftfrei aufzunehmen vermögen. Die aktive Fläche, die den auf der Rollmembran lastenden Flüssigkeitsi'bcrdruck in eine Kraft umsetzt, kann ohne Schwierigkeiten ziemlich groß gehalten werden, wodurch große Verstellkräfte zur Verfügung stehen. Dadurch kann der Meßwandler sehr robust, preiswert und betriebssicher hergestellt werden.

Als Meßumformer, der die Position des bewegbaren Gliedes in einen elektrischen Wert umsetzt, kann im einfachsten Fall ein Potentiometer, vorwiegend ein Linearpotentiometer verwendet sein. Hs sind zuverlässige, unter schwierigsten l'mgebungsbcJingungen einsetzbare Stabpotentiometer mit hoher Linearität und Auflösung bekannt. Der besondere Vorteil bei der Verwendung L-ines Potentiometers liegt darin, daß derartige Potentiometer relativ preiswert in allen erforderlichen elektrischen und mechanischen Abmessungen auf dem Markt sind und dal> der elektrische Strom oder die elektrische Spannung, die das Potentiometer als Meßwert abgibt, so groß sind, daß cine bequeme Weiterverarbeitung ohne jegliche Verstärker u.dgl. möglich ist. Außerdem gestatten Potentiometer die Verwendung von Gleich- und von Wechselstrom, insbesondere auch von Netzweehselslrom. Dabei kann die Speisespannung durch einen einfachen Transformator auf den gewünschten Wert transformiert werden.

ίο Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch ein berührungsfreier Meßumformer vorgesehen. Der besondere Vorteil liegt dabei darin, daß der Meßumformer keine reibungsbedingte Hysterese aufweist. Es wird dadurch die Ansprechempfindlichkeit und die Genauigkeit des Meßwandlers erhöht. Beispielsweise kann ein solcher berührungsfreier Meßumformer aus einer Lichtquelle, einer durch das bewegbare Glied verschiebbaren Blende und einem lichtempfindlichen Element bestehen. Das bewegbare Glied verschiebt je nach dem von außen einwirkenden Druck die Blende verschieden weit und läßt dadurch eine unterschiedlich große Lichtmenge auf das lichtempfindliche Element fallen. Statt einer Blende kann beispielsweise auch ein über seine Länge unterschiedlich lichtdurchlässiger Stab verwendet sein, dessen Lichtdurchlässigkcit gleichmäßig oder in beliebiger gewünschter Abhängigkeit entlang seiner Länge zu- oder abnimmt. Um Schwankungen der erzeugten Lichtmenge auszugleichen. kann eine Differenzschaltung von zwei lichtempfindlichen Elementen vorgesehen sein, von denen eines als Meßelement verwendet ist, wogegen das andere als Refercnzelement unmittelbar auf die erzeugte Lichtmenge anspricht.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist als Meßumformer ein Induktivgeber, insbesondere ein Differentialtransformator, verwendet. Derartige Differentialtransiormatoren weisen eine hohe Auflösung bei relativ einfachem Aufbau auf.

Sie lassen sich sehr klein und vor allem sehr robust herstellen. Die mit derartigen Meßumformern erzielbare Linearität genügt den Ansprüchen an ein FuH-höhenmeßsystem. Zur Speisung dient ein Wechselstrom: Es kann auch ein 50-Hz-Wechselstrom oder

<!5 ein aus der Netzfrequenz abgeleiteter Wechselstrom mit K)OHz verwendet werden. Ebenso ist es möelich. mit einer einfachen Oszillatoranordnung höhere Frequenzen zu erzeugen und für die Speisung zu verwenden. Da in der erfindungsgemäßen Meßanordnung keine schnellen Meßwertschwankungen auftreten, genügt eine Speisung mit 50-Hz-Strom allen Ansprüchen. Es wird dadurch die Stromversorgung besonders einfach und wenig aufwendig.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung

ist als l'msetzer ein Feldplattenumsetzer verwendet Es sind dabei ihren elektrischen Widerstand unter der Wirkung eines Magnetfeldes verändernde Bauelemente vorgesehen. Der Magnet wird von dem bewegbaren Glied relativ zu den Feldplatten mitbe-

wegt. Die elektrische Widerstands-, Strom oder Spannungsänderung an den Feldplatten wird als Meßwert weiterverarbeitet. Durch entsprechende Ausbildung des magnetischen Kreises kann die Kennlinie in weiten Grenzen den gewüruchttn Be-

dineuncen angepaßt werden.

Ks ist möglich, die erfindungsgemäße Meßanordnung so auszubilden, daß er einen Querschnitt aufweist, dessen umschriebener Kreis einen Durehmes-

scr von nicht mehr als 28^^^.^^

dadurch die Robustheit und prus keit der Meßanordnung bceinlrac halten dieses Durchmessers für den _iibi_jchen

Kreis hat den Vorteil, daß durch die bj. uWiLhcn Lagertanks vorgesehenen > ^"^'"S^ _kann Meßwandler in den Behälter ^geführt «ercknk ann Bevorzugt ist die Meßanordnung von ,,non au korrosionsbeständigem Material bestehen Oe häu,e umgeben. Es können hierfür MetaUe jv ^_ sing, Aluminium, rostfreier Slam OQe₁ .

stoff verwendet sein. Bei bevorzugten A^s uh^unj. formen der Erfindung.st das Geh-we^ ^ Demontieren unterteilt und an der 11 einer drucksicheren Abdichtung v^ehen.^Bc, .^ ..„,.oWKoftpn Anwendune der erunuun_b b M^noSngTst- das angeschlossene ^zag^ mit einer eingebauten Stromjjjoriung fur de ^ umformer versehen. Vorteilhaft ist α ^ _{ß 2c}

die Stromversorgung kern eigenes Gerat m_Q ^

erforderlich ist, so ndem daß *^ro _kann ^fe _leich.

Anzeigegerat «ⁿ}^e^^rac^^ß das Anzeigegerät zeitig ohne zusatzlichen Anschluß α _cn

mit einer Beleuchtung fur die ^s^^e*^e _s ⁿ _wird ledig- „ Die Verkabelu^ ist denkta^nfig. & ^ _dje

lieh das aus dem Tank^ ^kom™ⁿ _{den Leitungen} elektrischen, zum Umsetzetun _{a c}.

enthält, zum Anzeigegerat geführt u _f_

schlossen. Dem Anzeigegerat wird elektr ^

gie über ein Netzkabel *&*££ _Ausführungsform

Bei einer ^^^e%^°STordmn_g, die insbeeiner erfindungsgemaßen Meßanordn fe _äuem

sondere zum Messen der »^f.J™ _des Gehäudient. ist zur Befestigung und Halterung _

ses der tragende Sch auch an ern^ ^^ schraubstutzen befestigt. _ der _wei.

Lagerbehälters einschraubbar ist una _und

teri Durchführungsöffnungen fJv ^el£_r,_a°_f_ _{und die} eine Rücklaufleitung autweisi. u' . _cr. Der

Rücklauneitung führen zun' "^ⁿg _darin. daß besondere Vorte,l dieser^Anordnung J ^ ^

eine denkbar e.nfache Montage mg _des

nügt, die Meßanordnung durch en^ ^^, Lagerbehälters einzuführen una _Dann

rei?h des Lagerbehaltcrs absmk« zu _hraubt

wird der Mehrfachschraabstutzen g _zum

Vom Mehrfachschraubstu zen fuhr em K^ ^

Anzeigegerät f^Ä Jin Steckanschluß

Merkmale können bei anderen Ausführungsformen de_r pTfindung einzeln für sich oder zu mehreren .η he lieb öer Kombination Anwendung f.ndcn. Es zeigt FU 1 ein Schemabild einer I-ullstandsmeßanlage, FiR 2 einen Längsschnitt durch eine erf.ndungs-_RemäBc Meßanordnung mit eingebautem D.fferen-

ⁱfrSiSS^h

eines FeId-

_eÄ

bindungska
Anzeigcgcrät kann in

fert werden, falls auch an,
sprechender Stecker vorg

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S,e Einzelheiten und

findunp sind in der ^^ϊί Aosfühp der in der Zeichnungι dargtstd an ^.^ _kr ^ spicic näher beschrieben und er _entnchmcndcn Schreibung und der /.t.cnnu ^ nach dem das FeIdniattensystem angeschlossen ist, und

FU 6 eine vereinfachte Darstellung der Anordnung eines Potentiometers als Meßumformer in einer erfinduncsgemäßen Meßanordnung.

Pin Behälter 1 zum Lagern von Flüssigkeiten ,st mU "einem Dom 2 und einem Domdeckel 3 versenen. Der Domdeckel 3 weist eine durchgehende Gewinde^ bohrung auf, in die ein Dreifach-Schraubstutzen 4 eingeschraubt ist, der zum Behälterinneren hin einen hohlen Gewindebolzen aufweist, der in die Gewindcbohrung des Domdeckels eingeschraubt ist. Nach ~ßen hin weist der Schraubstutzeu 4 dre. Anschlußstutzen auf. Durch den einen dieser drei Anschlußutzen ist eine nicht dargestellte Vorlaufleitung geführt, durch die Flüssigkeit aus dem Behaltet I entnommen werden kann. Durch den anderen Stutzen ist eine Rücklaufleitung geführt, durch die zuviel ge-, förderte Flüssigkeit in den Behälter 1 zuruckgeleitet wird Der dritte Anschlußstutzen ist mit einem von außen zugänglichen Anschlußkopf 5 versehen, aer als elektrische Klemm- oder Steckverbindung ausgebildet ist Vom Anschlußkopf 5 führt eine elektrische , vieradrige Leitung zu einem im Behältennneren im Bodenbereich befindlichen Meßwandler 6 Die elek_{trischc zu} dem Meßwandler 6 führende Leitung ist von einem Schlauch 7 umhüllt, der an einem stirnseitigen Ende des die Gestalt eines Zylinders aufweisenden Meßwandlcrs druck- und flüssigkeitsdicht befestiet ist Die elektrische Leitung füllt den hohlen Querschnitt des Schlauches 7 nicht aus. so daß an der elektrischen Leitung vorbei Luft oder Gas zum MeB-_w*nd!er oder von dem Meßwandlcr strömen kann. Das dem Meßwandler 6 abgewandtc Ende des Schlauches 7 ist an dem Schraubstutzen 4 befestigt. Dabei endet der Schlauch 7 auf der inneren, mit dem Behälterinnenraum in Verbindung stehenden Bereich des Schraubstutzens 4. Der Schlauch 7 ist an dem Schraubstutzen 4 derart befestigt, daß er erhebliche Kräfte aufzunehmen vermag. Durch den Schlauch 7 hindurch ist der oberhalb des Flüssigkeitsspiegeis befindliche Behälterinnenraum mit dem Meßwandler 6 verbunden. Es ist also möglich, den Behälterinnenraum von der äußeren Atmosphäre völlig abzutrennen· es genügt dazu, den Schraubstutzen 4 dicht ein zuschrauben und die Durchführungen dicht auszu führen. Das hat den Vorteil, daß beispielsweise au den Unterdruck oder den Überdruck im Behälter 1 ansprechende Leckwarnsvsterne von dem erfindungs gemäßen Meßsystem unbeeinflußt verwendet werdei können. Von dem Anschlußkopf 5 führt ein·· mehr adrige elektrische Leitung 8 zu einem Απα i^ege rät 9. Ein Zeiger 10 zeigt auf einer Si ai.i U di Höhe des Flüssigkeitsstandes im Behälter 1 an. Voi dem Anzeigegerät9 führt eine elektrische Leitung l: zu einem nicht dargestellten Net/jnsdiluU.

Der Meßwandlcr ist in einem Alindcriormigei

309 638,39

ίο

Gehäuse untergebracht, das einen Hohlzylinder 13 und einen Hubzylinder 14 mit Schraubstutzen 15 umfaßt, der auf der einen Stirnseite des Hohlzylinders 14 zentral angeordnet ist Die einander zugekehrten Stirnseiten der Hohlzylinder 13 und 14 sind offen. Die freie Stirnseite des Hohlzylinders 13 ist nach innen eingezogen und begrenzt eine zentrale Bohrung 16. Der Hohlzylinder 14 weist an dem dem Schi'aubstutzcn 15 abgewandten Ende eine äußere Schulter auf. die mit einer inneren Eindrehung versehen ist. deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Hohlzylinders 13. Der Hohlzylinder 13 ist in diese Eindrehung eingesteckt und durch ein Dichtungsband oder eine Dichtungsmasse 17 abgedichtet befestigt.

Ein Flanschstutzen 18 ist von innen her mit seinem Stutzen durch die stirnseitige Bohrung 56 des Hohlzylinders 13 durchgesteckt. Der Rohrstutzen abschnitt ist mit einem Außengewinde versehen, auf das von außen her eine Mutter 19 aufgeschraubt ist. Der Flansch des Flanschstutzcns 18 ist in seinem äußeren, der Stirnwand des Hohlzylinders 13 zugewandten Bereich mit einer abgerundeten, ringsum laufenden Vertiefung 20 versehen. Die Vertiefung 20 kommt beim Anziehen der Mutter 19 an einem O-Ring 21 zur Anlage, den sie in die abgerundete, durch die Stirnwand und die Zylinderwand des Hohlzylinders 13 gebildete Ecke preßt. Der Flanschstutzcn 18 ist mit einer axial durchgehenden Bohrung versehen. Der O-Ring 21 ist Teil einer gumm elastischen Rollmembran 22. die topfförmig ausgebildet ist. und. abgesehen von dem O-Ring 21. eine gleichmäßig dünne Wandstärke aufweist. Der Bodenbereich der Rollmembran 22, die den Innenraum des Meßwandlers 6 flüssigkeitsdicht abschließt, liegt mit ihrer dem Inneren des Meßwandlcrs zugekehrten Oberfläche an der Außenfläche eines Napfes 23 an. Der Hohlraum des Napfes 23, der koaxial , ι; den Hohlzylindern 13 und 14 angeordnet ist. ist dem Inneren des Meßwandlers zugekehrt. Sein Außendurchmesser ist um ein Vielfaches der Wanddicke der Rollmembran 22 kleiner als der Innendurchmesser des Hohlzylinders 13. Der Übergang der Seitenwand des Napfes 23 in den Boden 24 ist stark ab«erundet. Im Napfinneren ist der Boden 24 mit einem zentralen Z\ lederabsatz 25 verschen, an den sich ein Hohlzylindcrabsatz 26 anschließt. Der Zylinderabsatz 25 iind der Hohlzylinderabsatz 26 sind zueinander und /um Napf 23 koaxial. Der Hohlzy'indeiabsatz 26 ist mit einer in seine freie Siirnseite zentral eindringenden Gewindebohrung 27 versehen, m die ein Bolzen 28 bis zum Anliegen seiner Schulter 29 an der Stirnseite des Hohlz\linderabs:;t?es 26 eingeschraubt ist. Der Napf 23 besteht aus Kunststoff. der Bolzen 28 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Metall, bei? pie !-.weise aus Messing.

In dem dem Hohlzylinder 14 zugekehrten Endbereich des Hohlzylinders 13 ist ein Flansch 30 mit Hilfe mindestens einer radial eingedrehten Schraube 31 befestigt. Dabei befindet sich der Schraubenkopf der Senkschraube 31 im Bereich der Dichtungsmasse 17. Der Flansch 30. dessen Außendurchmesser gleich den untereinander gleichen Innendurchmessern der beiden Hohlz> linder 13 und 14 ist, steht axial über das Ende des Hohlzylinders 13 vor. Br bildet praktisch eine Zentrierung beim Zusammenstecken der beider. Hohlzylinder 13 und 14. Der Flansch 30 ist mit einer zentralen Axialbohrung versehen, in die ein (lewindestopfen 32 eingedreht ist. Der Gewindestopl'en 32 ist an seinem dem Napf 23 abgewandten Ende mit einem Schraubenzieherschlilz 33 versehen. Der Gewindestopfen 32 ist zentral axial durchbohrt. Die Axialbohrung weist eine in ihren lichten Querschnitt vorspringende, axial kurze Schulter 34. die als Lagerung für den Bolzen 28 dient, auf.

Auf der dem Napf 23 zugewandten Seite ist der Flansch 30 mit einer zentralen Ausdrehung 35 \ersehen, m die ein Fedcrteller 36 eingesetzt ist. Dei Federteller Vi ist an seiner dem Flansch 30 abgewandtcn Stirnseite mit einer hohlzylindrischen Verlängerung 37 versehen, die an ihrem freien Ende eine nach i.inen vorspringende Schulter 38 aufweist, die als zweites Lager für den Bolzen 28 dient. Eine relativ weiche Schraubendruckfeoer 39. deren Innendurchmesser geringfügig großer ist als der Auikndi;r^f-hmesser des Zylinderabsatzes 25, stützt sich an ihren beiden Stirnseiten gegen den Napf 23 und gegen den Federteller 36 ab. Die Schraubendruck feder 39 drückt einerseits den Napf 23 und die Rollmembran 22 gegen die Stirnseite des Flanschstutzens IX: andererseits drückt die weiche Schraubendrucki'cder 39 den Federteller 36 gegen den Gewindestopfe;¹ 32.

Durch Verdrehen des Gewindestopfens 32 kann die Vorspannung, _mj_{t L}[_cr jj,. Rollmembran 22 gegen den Flanschstutzen 18 gedruckt wird, einizesteü; werden. Eine kürzere, härtere ^ehraubendruckfedc; 4(1 mit kleinerem Durchmesser ist an dem Hohlzv n-Je;-absatz 26 befestigt. Wird durch zunehmenden . dik ren Druck der Napf 23 unter Zusammendrücke': de: weichen Schraubendruckfeder 29 auf den Flau-,:; 3(1 hin bewegt, dann kommt nach einer vorbestimmten Wegstrecke die härtere Schraubendruckfcder 40 mi; ihrer Stirnseite an einer Planfläche 41 des Federieilers 36 zur Anlage. Von diesem Zeitpunkt ab wifkci; au! den Napf 23 die· Summen beider Federkrüite. wodurch ein Knick in der Kennlinie, der Darsieiiuru des Weges des Napfes 23 in Abhänsigkeit von:

Druck, erreicht wird.

An dem dem Napf 23 abgewandten Ende im dei Bolzen 28 mit einem Gewinde versehen, auf das eir ferromagnetischer zylindrischer Kern 42 angeschraubt ist. Ein Verdrehen des Kernes 42 r,- Vr eines an seiner freien Stirnseite vorgesehenen Sch raubenzieherschlitzes 43 ermöglicht Vine axiale Verschiebung des Kernes 42 relativ zum Napf 23. In der Flansch 30 sind mehrere Schraubbolzen 44 axial ■•ingeschraubt. An ihren freien Stirnseiten lic-; er

Kunststoffspulenkörper 45 an. der mittels m du Schraubbolzen 44 eingedrehter Schrauben 46 befestigt ist Der Kunststoffspuienkorper 45 weis·, /wc Ζ« ,sehenflansche 47 auf, die zwischen sich und der Endflanschen eine zentrale Kammer 48 und zwe

Endkammern 49 einschließen. In den Kammern 41 and 49 sind Wicklungen eines Differentialtransforma tors untergebracht. Mit Hilfe von Schrauben 50 is an der freien Stirnseite eine Anschlußplatte 51 hefestigt. an die die Anschlußdrähte der in den Kämmen

48 und 49 untergebrachten Wicklungen geführt sind Em kleiner Blockgleichrichter 55 ist an der An schlußplatte Sl aufgelötet. Ebenso sind nach außer fuhrende Adern 52 angelötet, dit durch den hohlei Schraubstutzen 15 nach außen geführt sind. De

Schraubstutzen 15. der mit einem Außengewind« versehen ist. läuft in einen Konus 53 aus, auf den eil Schlauch 7 aufgesteckt ist, der durch eine mit eine konischen Bohrung versehene Überwurfmutter 5-

l. i -

52

deck- und flüssigkeit an den, Holunder 14 befestigt ist.

in der zentralen Kammer **« ^ lung 56 untergebracht, dereη Jude J an /.we, der vicr_ Adern 52 g. uh t s ncL " kammern 49 .st je e.ne McL^.ck un, 57 η scher Ausluhrung ""^"chL Π. ^ ⁿ wicklungen »7 sind S^f™™ £.^ an den beiden nach auben g.,unr .., .is nur dic Differenz der be.den in,den 57 induzierten ^W^lspaniumg^ tritt. An d,e Anschlüsse 58 smd ^ nungsklemmen des ^^^

\on den ^b^_f^Z^öderen de^ vVr iileichrichters 55 fuhren,^^^^utp's Adern 52 durch den Su hlaiich? zun ^Ansu tu ι im Schraubstutzen 4. Alle v,er Adern sind wm a_^ Schlaukopf 5 weitergeturm zum ·^'^'"' - ■;;; beiden mit dem Glc.chncht.r " ^^und,. ■ X- ...

sind e,nerse,ts unm.j^^{ar un}J ^d™ ^₁ ^ _cines emen btcllwiderstand 59 an die VV,cmu L

Drchspulmcßwerkes 60 ^^^s~^^üi

mil der Spe.sew.cklung 56

s.nd zu einer ^«ndjmc ^

malors 62 gefuhrt, dessen fjnum

eine Sicherung 64 mit dem N,w π -rmn

Der Stellwiderstand *9j^at ^J"^^^^;

Vollausschlages des Anzufc^^-

liehe Behälterhohen »J-ß ™« J ;t ^_Fü„_hfthtn

nung em großer Ber^^h ^" ⁿ ^ _Slcllachse

erfaßt werden ^ ^^ ^η ieführt und da-

des Stc lwKlerstandcs. _S9 ^nJth ^" f_{cn her cins},_cll.

durch der Ste Iw demand η _{auf dcr}

bar. Dabei ist ^^^™^ _wj_rd. Der auf died,e eingestellte ^Fullh^oh^";^L^.;_{pricht d},._{m m}r „. ser Skala angezeigte: VUrt ^¹ Jl be, vollem Be-W ert des Zeigers 10 auf der !»kau

»älter. „_r._manrmators 42 48 49

An Stelle des 9^™^η1£¹^^ und des Gleichrichters ss ^"V . »_s j stein in den MeBwandIer6 c.ng.ba« u, Sta ker -,es 42 ,st in diesem FaI an Ucη _n

kleiner Dauermagnet foW^.1 ^ _Rähmcncn- ₆₆ (o taucht in cn mcht η a,nc chc. ^^^^ _^_

cm. auf dem im O^ue«^tn"'¹ . _{ht sind Die P1}ä_U-magnetische Plattchen 67 angcbracmsinü ^

chen 67 bilden zwei miHhM "^n ^^

wandte und mit ihren frc^n Sch.n _ke]cnden

benachbarte U-Bj^ J™"_Bel jedem der be.den ist ein Luftspalt 68 vorgesehen B j _Schenkel

U-Bügel ist im ^ϋ^^°ϊ₉ cLebaut Befindet zum Joch je e.ne ^Fed^^at.^e _e4_n Polflächen den Insich der Dauermagnet 65 dessen,ro _sjnd

nenseiten der Schenkel der U Bu^u B _hefl

in einer zentralen ^.^„^' Veiden U-Bügel ein Lage, dann w.rd durtjtatogj U Bug Widerstand ^^j

minieren Svmmetriclam: verschoben, dann wird der An dem einen U-Pügcl vergrößert und im ande_verklcnUTl. Entsprechend ändert sich der W.der_{d dcr lieid},_{n Fcld}plattcn 69 in entgegengesetzten ^ ^. _Ansch,_{üssc dcr Fcldpl;mcn 6}„

_{Mnd an d},^J _{e Ansch}|_ußplaUe 51 geführt, von wo au_{dic Adorn ?2 nadl außcn goüihrl sind}. _Dic im An/e.-_uccerat9 vorgesehene Schalluno kann beispieiswc^ SsSrückenscMtung aufgebaut*sein, be, der dic bci-

_{stand liegcll und zwischen} die Verbindung von FcUI-platte und Festwiderstand das Meßwerk des Anzc-Lesvstems ueschaltet ist. Die Speisespannung wirü den bcidcn'tndcn der beiden Scricnschaltungcn _ül, Pcldplatu- und Widerstand zugeführt, wöbe, an ,-_H.._m' , _{(|cr SnciscSDannunsi} Ji₀ Feldplatte der ein,-

"„j _dcr wider'sian.l^der anderen Serienschaltun, a.v _{jssen isl Es kann ]edoch auch}, _{wic in F} , ,. c

dargestellt, eine Senenschaltung der beiden Feldph.:- schaltung wird die Speisespannung angeschlossen

P_{1c|iwcrk hallcl}. Auch eine derartige Anordnung ^ ^^ _cjncn ^^^ ^^ _Verstc„_bi:rL._{ich iiU}..

_{drci Adern} 52 durchgeschaltet sind.

, Meßumformer ein Potentiometer scrwciv ₃„ _{dcU so crfolgt dcr Einbau in d},_n Wandler 6 bci>pu-N-weise nach Fic.h. Statt de-. Kernes 42 ist an den, Bolzen 28 ein drcicckförm.ger Dnppelschleifer 7., _befcstigt. I_{n der} in Fi g. ή dargestellten Draufxi,h·. _{wcjsl dc(}. _Sch,_{eifcr 70 d},_{c Cicstalt c},_{nes ausgcs},,_;iIl,,, gleichschenkligen Drcecks auf. dessen kurzer, unoiccher Schenkel dem Bolzen 28 benachbart ,st u.V. dessen von den beiden gleichen Schenkeln gebildet, _^^ ^^ _{Ko|Uaktnicl lrägt}. _{der auf der W}i_cklur.._

71 eines Potentiometers 72 schleift. Das Potentiome-_4C ,er ,st von zylindrischer Gestalt und seine Achse fällt mil der Achse des Bolzens 28 zusammen. Der Schlei-

_{w und Polonliomctcr} 72 gelegten Ebene, die senk_r,_{chl zur} Zechenebene von F i g. 6 steht, die Gestalt ^ ^ ^ ^ __{n beidc} ^^ .^ _p._{g ft} ^ _s._jh deckende Dreiecke erscheinen und an deren frcen _e^^ ^ _Kon,_{;iktnicle befestjgt sjnd Djc b(}._kI,_n

^^^j _dcs ^._{rmigcn Schlc},_fcrs ,_{jcgcn federnd un cinandcr gcge}nuberliegenden Stellen von außen an der Wicklung 71 an. Da> Potentiometer 72 ist m.i seiner dem Bolzen 28 abgewandten Stirnseite an einem Quersteg 73 bcfesugt. Der Quersteg 73 ,st an semen Endbereichen mittels je einer Schraube 74. die _{)n djc Schraubbolze}n 44 eingeschraubt sind, fixiert _{Dahd sind dic} Schraubenschäfte der Schrauben von Schraubendruckfedern 75 umgeben, die s,ch ei-

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:

el der auf der anderen Seite des bewegbaren Gliedes (22) liegende Raum isi uuich 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 Rückitellfeder(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 vorhergelienden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Potentiometer (72) als Meßumformer verwendet ist.

6. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 t)is4, 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.

y. 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 2S mm einnimmt.

IC. 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 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung und Halterung des Gehäuses (13, 14) der tragende Schlauch (7) an einem Mehrfachschraubstutzen (4) befestigt ist, der in einen Stutzen des Lagerbehälters einschraubbar ist und der zwei weitere Durchführungsöffnungen für eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung aufweist.