DE2717301B1 - Messumformer zur kapazitiven Fuellstandsmessung von Fluessigkeitsfuellungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßumformer zur kapazitiven Füllstandsmessung von Flüssigkeitsfüllungen mit zwei voneinander elektrisch isolierten Elektroden entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Meßumformer dieser Art (DE-OS P 24 49 097) kann beispielsweise ein Platinband entlang der Länge eines Tauchrohrs in dessen Emailschicht eingebettet werden, so daß eine Füllstandsmessung mit Hilfe desjenigen Anteils der Feldlinien erfolgen kann, die im Verlauf ihres Weges von der Elektrode zur Metallmasse des Stahlkörpers eine Flüssigkeitsstrecke durchqueren. Dabei kann ferner eine zweite Elektrode am unteren Ende des Tauchrohrs in die Emailschicht eingebettet sein, so daß die Kapazität zwischen der zweiten Elektrode und dem Stahlkörper des Tauchrohrs zur Kompensation der von der Dielektrizitätskonstanten und/oder der Leitfähigkeit der betreffenden Behälterfüllung abhängigen Kapazität zwischen der ersten Elektrode und dem Stahlkörper herangezogen werden kann.

Derartige Meßumformer haben sich in der Praxis gut bewährt, da eine ausreichend genaue kontinuierliche Füllstandsmessung wegen der möglichen Kompensation auch dann erfolgen kann, wenn aufeinanderfolgende Flüssigkeitsfüllungen eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante oder eine unterschiedliche Leitfähigkeit besitzen. Damit ist jedoch eine genaue Füllstandsmessung oder Reaktionsüberwachung nicht möglich, wenn eine inhomogene Flüssigkeitsfüllung vorhanden ist, beispielsweise, wenn sich die Dielektrizitätskonstante im unteren Bereich der Behälterfüllung wesentlich von der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit im oberen Bereich der Behälterfüllung unterscheidet. Es ist deshalb s Aufgabe der Erfindung, eine Meßsonde der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei Inhomogenitäten einer Flüssigkeitsfüllung, insbesondere bei unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, in unterschiedlichen Bereichen der Flüssigkeitsfüllung kontinuierliche Füllstandsmessungen in Teilbereichen möglich sind oder Grenzstanderfassungen, Trennschichtenmessungen und sonstige Kontrollen der Homogenität von Flüssigkeiten bezüglich des DK-Wertes durchgeführt werden können. Diese Aufgabe wird bei einem

is Meßumformer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist ferner darin zu sehen, daß der zur Meßumformung dienende nicht abgeschirmte Teilbereich des Elektrodenbands an einer für die Messung optimalen Position in einem Behälter angeordnet werden kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 Längsschnitte durch vier Ausführungsbeispiele eines Meßumformers gemäß der Erfindung.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein Elektrodenband 1 und ein Abschirmband 2 in eine Emailschicht 3 auf einem stabförmigen Stahlkörper 4 eingebettet

Der emaillierte Stahlkörper kann ein übliches Einbauelement wie ein Thermometerrohr oder ein besonderes Tauchrohr sein. Das metallische Abschirmband 2 ist in die Emailschicht zwischen dem Elektrodenband 1 und der Emailoberfläche derart eingebettet daß die beiden Bänder gegeneinander und gegenüber dem Stahlkörper elektrisch isoliert sind Das Abschirmband 2 ist breiter als das Elektrodenband 1 und schirmt dieses entlang eines Teils der Länge ab. Das Elektrodenband und das Abschirmband bestehen zweckmäßigerweise aus einem Platinband.

Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Gefahr besteht daß unterhalb des Montageflansches oder der Stopfbüchse des emaillierten Einbauelements Produktanbackungen zeitlich veränderliche Kapazitätswerte erzeugen, die ohne geeignete Abschirmmaßnahmen die Füllstandsmessung verfälschen würden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel deckt das Abschirmband 2 das Elektrodenband 1 bis auf einen verhältnismäßig kurzen unteren Endbereich ab. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich für eine Grenzstandmessung, bei der, wie in den meisten Fällen, der Füllstand eines Behälters dadurch überwacht wird, daß der DK-Unterschied zwischen Luft und Flüssigkeitsfüllung registriert wird.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stahlkörper 4 ein innen emailliertes Stahlrohr, an dessen gegenüberliegenden Enden emaillierte Flanschoberflächen vorgesehen sind. Das Elektrodenband 1 erstreckt sich in der Emailschicht 3 entlang der Flanschoberfläche und anschließend in axialer Richtung entlang der Innenwand des Stahlrohrs. Im Bereich der Flanschoberfläche ist das Elektrodenband 1 durch das Abschirmband 2 abgeschirmt

Dieses Rohrzwischenstück kann beispielsweise zwischen einem Auslaufstutzen eines Behälters und einem

ORIGINAL INSPECTED

Auslaßventil angeordnet werden. Das Auslaufventil kann dann mit Hilfe der Meßschaltung so gesteuert werden, daß es wieder nach der Entleerung des Behälters geschlossen wird, so daß dann eine neue Befüllung erfolgen kann. Andererseits kann aus Abscheidegefäßen die schwerere untere Phase abgelassen werden, bis durch ein von der Meßeinrichtung abgegebenes Signal das Ventil automatisch geschlossen wird, wenn die obere Phase mit einer unterschiedlichen DK in das Rohrzwischenstück gelangt. Ein derartiges Rohrzwischenstück mit einem Meßumformer gemäß der Erfindung kann auch in einer Rohrleitung angeordnet werden, um ein Signal in Abhängigkeit davon ableiten zu können, ob bzw. welche Flüssigkeit hindurchströmt.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Elektrodenband 1 und das Abschirmband 2 am oberen Ende eines Tauchrohrs derart angeordnet, daß nur ein verhältnismäßig kurzer Endbereich des Elektrodenbands nicht abgeschirmt ist. An demselben Tauchrohr ist ferner ein zweites Elektrodenband 5 angeordnet, das außer in einem unteren Endbereich von einem Abschirmband 6 abgeschirmt wird. Der untere nicht abgeschirmte Endbereich des Elektrodenbands 5 liegt dabei wesentlich tiefer als der nicht abgeschirmte Endbereich des Elektrodenband 1. Mit einer derartigen Elektrodenanordnung kann deshalb die Homogenität einer Behälterfüllung bezüglich des DK-Wertes gemessen werden, indem die Meßwerte der beiden Elektroden an verschiedenen Stellen im Produktraum miteinander verglichen werden, so daß beispielsweise die Differenz beider Signale als Beurteilungskriterium direkt angezeigt werden kann. Es ist deshalb die Registrierung der Homogenität oder auch einer gezielten Inhomogenität möglich, wenn einmal ein Mischvorgang und im zweiten Fall eine Phasentrennung überwacht werden soll. Wenn der Abstand der beiden nicht abgeschirmten Elektrodenbereiche variabel sein soll, können die abgeschirmten Elektroden auf getrennten Tauchrohren oder sonstigen Einbauelementen angeordnet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Meßumformer zur kapazitiven Füllstandsmessung von Flüssigkeitsfüllungen mit zwei voneinander elektrisch isolierten Elektroden, bei dem in eine Emailschicht auf einem als Gegenelektrode dienenden Stahlkörper ein Elektrodenband eingebettet ist, und die füllstandsabhängige Teilkapazität zwischen dieser Elektrode und dem Stahlkörper, die durch den Anteil der Feldlinien bestimmt wird, die im Verlauf ihres Weges von der Elektrode zum Stahlkörper auf der dem Stahlkörper abgewandten Seite eine Flüssigkeitsstrecke durchqueren, zur Füllstandsmessung dient, dadurch gekennzeichnet, daß in die Emailschicht (3) zwischen dem Elektrodenband (1) und der Emailoberfläche ein metallisches Abschirmband (2) eingebettet ist, das breiter als das Elektrodenband ist und dieses entlang eines Teils dessen Länge abschirmt.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand von dem Elektrodenband (1) ein weiteres, entlang einem Teil seiner Länge durch ein Abschirmband (6) abgeschirmtes Elektrodenband (5) in die Emailschicht desselben oder eines weiteren Stahlkörpers eingebettet ist, und daß die nicht abgeschirmten Endbereiche der beiden Elektroden in unterschiedlichen Füllstandshöhen entsprechenden Lagen angeordnet sind.

3. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenband (1) und das Abschirmband (2) in die Emailschicht eines innen emaillierten Rohrstücks eingebettet sind.