Elektromechanisches Füllstandsmeßgerät Die Erfindung geht aus von einem elektromechanischcn Ffillstandsmeßgerät mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Seiltrommel, auf der ein Meßseil aufgespult ist, einem am Ende des Meßseils angehängten Fühlgewicht, Sohaltvorrichtungen, die beim Eintreffen des Fühlgewichts an der Oberfläche des Füllgutes bzw. in einer oberen Grenzstellung den Elektromotor aus- oder umschalten, und mit einem in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Seiltrommel periodisch betätigten Impulsgeber.

Die Wirkungsweise solcher Füllstandsmeßgeräte beruht darauf, daß das mit dem Bühlgewicht beschwert Meßseil aus der oberen Grenzstellung in den Behälter oder Bunker hinabgelassen wird, bis das Bühlgewicht auf der Oberfläche des Füllgutes auftrifft. Während der Abwärtsbewegung des Fühlgewichts gibt der Impulsgeber in Abständen, die jeweils einer vorgegebenen Meßschrittlänge entsprechen, beispielsweise nach jeweils 10 cm abgespulten I'Ießseiles, einen Impuls ab.

Beim Auftreffen des Fühlgewichts auf der Oberflache des Füllguts verändert sich die Zugkraft am Meßseil, wodurch eine Schaltvorrichtung betätigt wird, welche die Drehrichtung des Elektromotors umschaltet. Die Anzahl der bis zu diesem Zeitpunkt gezählten Impulse, die beispielsweise in einem Zähler angezeigt wird, ist ein Maß für den zu messenden Füllstand.Nach der Umschaltung des Elektromotors wird das Fühlgewicht wieder nach oben bewegt, bis es wieder seine obere Grenzstellung erreicht. Dann wird der Elektromotor abgeschaltet.

Derartige Füllstandsmeßgeräte eignen -sich zur Füllwtandüberwachung von Behältern und Silos mit staubförmigen, pulverförmigen oder feinkörnigen Schüttgütern sowie Flüssigkeiten mit ruhiger Oberfläche.

Die bekannten Füllstandsmeßgeräte dieser Art besitzen alle einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau mit einer Vielzahl von mechanischen Teilen, wie Umlenkrollen, Schaltrolle und Meßrad mit den entsprechenden Lagerungen. Das Gerät ist daher teuer und empfindlich. Ferner ist infolge der durch die Seilumlenkung bedingten Reibung die Xebensdauer der Meßseile , besonders bei Füllgütern mit scheuernden Eigenschaften, stark gemindert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektromechanischen Füllstandsmeßgeräts der eingangs angegebenen Art, das einen einfachen und billigen Aufbau hat, einen wartungsfreien Betrieb mit großer Betriebssicherheit ergibt und eine gute Meßgenauigkeit gewährleistet.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Elektromotor an der Welle der Seiltrommel frei aufgehängt ist,und daß die Schaltvorrichtungen 90 angeordnet sind, daß sie beim Verschwenken des Elektromotors aus seiner dem frei hängenden Schaltgewicht entsprechenden Gleichgewichtslage betätigt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerät bilden der Elektromotor und das frs hängende Fühlgewicht eine Waage, die sich auf einen bestimmten Gleichgewichtszustand einstellt. Wenn das Fühlgewicht auf der Oberfläche des Büllguts auftrifft, verändert sich der Gleichgewichtszustand, wodurch sich der Elektromotor in der einen Richtung verschwenkt und dadurch eine SchaLtvorrichtung betätigt, die ihn auf Rückwärtslauf umschaltet. Wenn das Fühlgewicht in der oberen Grenzstellung anommt, wird es von einem Anschlag festgehalten, und da der Elektromotor die SelStrommel weiter zu drehen sucht, erhöht sich die Zugkraft des Meßseils, wodurch der Gleichgewichtszustand wieder verändert wird, diesmal jedoch sa, daß sich der Elektromotor in entgesetzter Richtung verschwenkt. Er betätigt dabei eine andere Schaltvorrichtung, durch die er abgeschaltet wird.

Das nach der Erfindung ausgebildete Büllstandsmeßgerät hat einen außerordentlich einfachen Aufbau, da außer dem Elektromotor, der Welle und der SeiltrommeL praktisch keine bewegten Teile vorhanden sind. Es kann daher preisgünstig hergestellt werden und ergibt eine große Zuverlässigkeit im Betrieb, da alle Störquelien weitgehend ausgeschaltet sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, ihß die Seiltrommel frei drehbar auf der Welle gelagert und mit dieser durch eine dreh federnde Kupplung verbunden ist, die vorzugsweise durch eine einerseits an der Welle und andrerseits an der Seiltrommel verankerte Spiralfeder gebildet ist. Diese Spiralfeder ist im normalen Betriebszustand so vorgespannt,daß sie die vom P'ühlgewicht ausgeübte Zugkraft aufnimmt; beim Erreichen der oberen und unteren Stellung des Xiihlgewichts gleicht sie die sich ändernden Krafteverhältnisse aus, wodurch ein Überschwingen des Motors verhindert wird. In der oberen Grenzstellung ermöglicht sie eine Erhöhung der Zugkraft bis zur Betätigung der zweiten Schaltvorrichtung, und sie hält dann das Fühlgewicht mit dieser erhöhten Zugkraft in der oberen Grenzstellung fest.

Eine weitere AusgestaLtung der Erfindung besteht darin, daß das Meßseil durch eine Öffnung in einem feststehenden Flansch geht, dessen Unterseite einen Anschkg für das Fühlgewicht bzw. ein im Abstand oberhalb des Fühlgewichts am Meßseil befestigtes Straffgewicht in der oberen Grenzstellung bildet. Dabei ist vorzugsweise die Oberseite des Fühlgewichts bzw. des Straffgewichts so an die Form der Öffnung angepaßt, daß die Öffnung in der oberen Grenzstellung staubdicht verschlossen ist.

Diese Ausbildung ergibt eine staubdichte Abdichtung des oberhalb des Flansches liegenden Teils des Füllstandsgeßgeräts während der Meßpausen, wodurch die Lebensdauer und die Betriebssicherheit weiter erhöht werden.

Vorzugsweise liegt die Öffnung lotrecht unter der Ablaufstelle des MeXseils von der Seiltrommel; dies gewährleistet einen berührungslosen Ablauf des Meßseils von der Seiltrommel in den Behälterinnenraum ohne Umlenk- und FUhrungsrollen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist der Impuls geber dadurch gebildet, daß am Umfang der Seiltrommel ein Permanentmagnet oder mehrere Permanentmagnete in gleichmäßigen Abständen angebracht sind, und daß neben der Umlaufbahn der Permanentmagnete ein Schutzrohrkontakt angebracht ist. Auch diese Maßnahme trägt zum einfachen und betriebssicheren Aufbau bei, denn er hat zur Folge, daß der Impuls geber praktisch keine bewegten Teile hat, die einer Verschmutzung oder Abnutzung ausgesetzt sind und Veranlassung zu Störungen geben können.

Ein Ausfuhnngsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die schematisch ein elektromechanisches Büllstandsxeßgerät nach der Erfindung zeigt.

Die Zeichnung zeigt einen (btriebemotor 1 herkömmlicher Bauart, der aus einem Elektromotor 2 mit angebautem Getriebe 3 besteht. Die Abtriebswelle 4 des Getriebes 3 steht senkrecht zur Längsachse des Motors 2 und ist horizontal in einer Trennwand 5 gelagert. Das auf der anderen Seite der Trennwand 5 liegende Ende der Welle 4 trägt eine Seiltrommel 6. Der Getriebemotor 1 hängt ohne weitere Befestigung frei an der Welle 4, so daß er um diese Welle schwenkbar ist; die nicht dargestellten Stromzuführungen sind so ausgebildet, daß sie eine begrenzte Schwenkbewegung unbehindert zulassen.

Auf der Seiltrommel 6 ist ein Meßseil 7 aufgespult, an dem ein Pthlgewicht 8 hängt. Zur Festlegung der oberen Grenzatellung des Fühlgewichts 8 ist unter der Seiltrommel 6 ein Flansch 9 angebracht, in dem eine Öffnung 10 gebildet ist, durch die das Meßseil 7 geht. Die Öffnung 10 liegt lotrecht unter der Ablaufstelle des Meßseils 7 von der Seiltrommel 6, so daß das Neßseil in allen Stellungen berührungsfrei durch die Öffnung 10 läuft. Die Öffnung 10 erweitert sich konisch nach unten, und in einem gewissen Abstand über dem B gewicht 8 ist an dem Meßseil 7 ein kegelförmiges Straffgewicht 11 angebracht, das der Form der Öffnung 10 angepaßt ist. Die obere Grenzstellung des Fühlgewichts 8 ist erreicht, wenn das Straffgewicht 11 in der Öffnung 10 sitzt. Je nach ddr gewünschten Grenzstellung kann das Straffgewicht auch fo*gelassen werden, so daß das Bühlgewicht 8 selbst in die Öffnung 10 eintritt, wobei seine Oberseite zu diesem Zweck ebenfalls kegelförmig ausgebildet und an die Form der Öffnung 10 angepaßt ist.

Die Seiltrommel 6 ist nicht starr mit der Welle 4 verbunden, sondern sitzt frei drehbar auf dieser Welle und ist mit dieser durch eine drehfedernde Kupplung verbunden, die durch eine Spiralfeder 12 gebildet ist, von der ein Ende an der Welle 4 und das andere Ende an d er -Seiltrommel 6 verankert ist, Entlang dem Umfang der Seiltrommel 6 sind vier Permanentmagnete 13 in gleichmäßigen Winkelabständen von 900 befestigt.

Neben der Umlaufbahn dieser Permanentmagnete 13 ist ein Schutzrohrkontakt (Herkon-Kontakt, Reed-Kontakt) so angeordnet, daß er jeweils beim Vorbeigang eines Permanentmagnets 13 geschlossen wird.

Zu beiden Seiten des Elektromotors 2 sind zwei Mikroschalter 15, 16 so a'ngordnet, daß sie bei einem Verschwenken des Elektromotors 2 in der einen bzw. der anderen Richtung aus einer mittleren Ruhestellung betätigt werden.

Das ganze Füllstandsmeßgerät ist oberhalb des Behälters, Silos oder Bunkers angeordnet, dessen Füllstand überwacht werden soll, so daß das Fühlgewicht 8 sich im Innern des Behälters befindet. Der Flansch 9 bildet vorzugsweise einen Teil einer st2uEichten Abdeckung, welche die Seiltrommel 6 und die zugehörigen Teile vor staubigen Füllgütern schützt.

Der von der Seiltrommel 6 und den zugehörigen Teilen gebildete mechanische eil des Geräts ist durch die Trennwand 5 von dem elektrischen Teil getrennt, zu dem auch der Getriebemotor 1 gehört. Die Trennwand 5 läßt auch Druckuntersohiede zwischen dem Inneren und dem Äußeren. des Behälters bis zu einer gewissen höhe zu.

In der Ruhestellung des Geräts befindet sich das Straffweicht 11 (bzw. bei dessen Fehlen das Fühlgewicht 8) in der Öffnung 10, so daß auch die Öffnung 10 in den Meßpausen staubdiditverschlossen ist.

Zur Messung des PUllstands wird der Elektromotor 2 in solcher Richtung in Gang gesetzt, daß das Meßseil 7 von der Seiltrommel 6 abgespult wird. Das Fühlgewicht 8 bewegt sich daher im Behälter nach unten. Bei jedem Vorbeigang eines der Permanentmagnete 13 an dem Schutzrohrkontakt 14 wird ein elektrischer Impuls erzeugt, der das Abspulen einer bestimmten Seillänge (z.B. 10 cm) anzeigt.

Diese Impulse können in der üblichen Weise verwertet, beispielsweise in einem Impulszähler angezeigt werden.

Während der Abwärtsbewegung des Fühlgewichts 8 stellt sich ein Gleichgewichtszustand der Waage ein, die einerseits von dem am Umfang der Seiltrommel 6 angreifenden Bühlgewicht 8 und andrerseits von dem freihängenden Getriebemotor 1 gebildet wird. Die Schalter 15 und 16 sind so angeordnet, daß sie in dieser Gleichgewichts stellung von dem Elektromotor 2 nicht betätigt werden. Ferner ist während dieses Zustands die Spiralfeder 12 gerade so weit gespannt, daß die Federkraft die von dem Fühlgewicht 8 ausgeübte Zugkraft aufhebt.

Beim Auftreffen des Fühlgewichts 8 auf der Oberfläche des Füllguts 17 wird die Zugtelastung des Meßseils 7 aufgehoben. Die Spiralfeder 12 gibt nach, und der Elektromotor 2 verschwenkt sich in eine neue GLeichgewichtsstellung, in der er den Schalter 15 betätigt.

In diesem Augenblick zeigt die Anzahl der seit dem Beginn des Meßvorgangs gezählten Impulse den Füllstand an.

Der Schalter 15 schaltet den Elektromotor 2 auf Rückwärtslauf um.Die Welle 4.dreht sich in entgegengesetzter Richtung, wodurch zunächst die Spiralfeder 12 wieder gespannt wird, bis die Federkraft zum Anheben des Fühlgewichts 8 ausreicht.

Dadurch wird erreicht, daß der Elektromotor 2 wieder allmählich in seine neutrale Mittelstellung geht, ohne zu dem Schalter 16 überzuschwingen.

Wenn der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt ist, wird die Seiltrommel 6 wieder gedreht und dadurch das Meßseil 7 aufgespult, wodurch das Fühlgewicht 8 nach oben bewegt wird.

Wenn das Straffgewicht 11(bzw. bei dessen Fehlen das Fühlgewicht 8) am Flansch 9 anschlägt, wird die Spiralfeder 12 durch die wetere Drehung der Welle 4 gespannt, wodurch die auf das Meßseil 7 ausgeübte Zugkraft weiter ansteigt. Dadurch verändert sich der Gleichgewichtszustand, und der Elektromotor 2 verschwenkt sich in der entgegengesetzten Richtung, bis er schließlich den Schalter 16 betätigt, der den Elektromotor ausschaltet. Dadurch ist die A Ausgangsstellung des BülLstandsmeßgeräts wieder erreicht, und dieses ist für den nächstenMeßvorgang bereit, der wieder in der zuvor beschriebenen Weise abläuft.

Beim Anlaufen entspannt sich zunächst wieder die Spiralfeder 12, bis der normale Gleichgewichtszustand hergestellt wird; dadurch wird gewährleistet, daß der Blektromotor 2 auch beim Anlaufen langsam in die neutrale Mittelstellung geht, ohne bis zum Schalter 15 überzuschwingen.

Da die verwendeten Meßseile sehr dünn sind, kann eine große Seillänge auf der verhältnismäßig breiten Lauffläche der Seiltrommel 6 aufgewickelt werden. Bei einem ausreichend großen Durchmesser der SeiltrommeL 6 ergibt selbst ein Aufspulen von mehrerenLagen des Meßseils übereinander eine so kleine relative Durchmesseränderung, daß die dadurch verursachten Abweichungen des Meßergebnisses innerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen liegen.

Patentansprüche