DE2833414A1

DE2833414A1 - Vorrichtung zur bestimmung eines pegels

Info

Publication number: DE2833414A1
Application number: DE19782833414
Authority: DE
Inventors: William Alexander Wemyss
Original assignee: LITRE METER Ltd
Current assignee: LITRE METER Ltd
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-07-29
Publication date: 1979-03-15
Also published as: US4188726A; GB2008249A; GB2008249B; FR2399649A1

Description

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- 5 - U.Z. 794.15

Litre Metre Limited Unit 9, Park Street Industrial

Estate

Aylesbury, Bucks, HP 20 1ET GroßlDritannien

VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG EINES PEGELS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Pegels.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Pegels geschaffen, "bestehend aus einer Kette, die an einem oberen Ende an einem Mechanismus aufgehängt ist, der so ausgelegt ist, daß er das obere Ende der Kette hebt und senkt, und aus einer Einrichtung für die Bestimmung des Gewichts desjenigen Teiles der Kette, der frei von diesem Mechanismus nach unten hängt, und

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mithin zur Bestimmung der Länge des frei hängenden Teils der Kette und somit des gewünschten Pegels, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Mechanismus eine Anordnung enthält, die mit einer beweglichen Halterung in Berührung kommt, während das obere Ende der Kette an dieser Halterung befestigt ist, und daß diese Anordnung so ausgelegt ist, daß sie periodisch auf die Halterung einwirkt, um sie (mit dem oberen Ende der Kette) auf eine vorbestimmte Höhe anzuheben und dann die Halterung sich wieder absenken zu lassen, bis das Gesamtgewicht der Halterung und des frei hängenden Kettenendes von einer Einrichtung getragen wird, die das gemeinsame Gewicht bestimmt .

Vorzugsweise ist die genannte Anordnung ein Nocken.

Vorzugsweise ist die genannte Halterung ein schwenkbarer Arm.

Vorzugsweise ist der Nocken drehbar gelagert.

Vorzugsweise besteht die Kette aus Gliedern, die alle die gleiche Länge besitzen, und der Nocken ist so angeordnet, daß das obere Ende der Kette (durch Einwirkung auf die Halterung) sich um eine Länge auf und ab bewegt, die einem oder zwei Gliedern entspricht.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Skizze einer ersten bevorzugten Ausführungsform ;

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Fig. 2 eine Skizze einer zweiten bevorzugten Ausführungsfortn;

Fig. 3 (3a., 3b und 3 £) Skizzen einer dritten bevorzugten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion;

Fig. 4 eine Skizze einer vierten bevorzugten Ausführungsform j

Fig. 5 (5a, 5b und 5 c_) Änderungen der Ausführungsformen von Fig. 3a, 3b, 3£ und 4; und

Fig. 6 eine Skizze einer fünften bevorzugten Ausführungsform.

Die gleichen Bezugszahlen bezeichnen durchwegs die gleichen Teile.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Bestimmung eines Pegels besteht aus einer Kette 1, die an ihrem oberen Ende an einem Mechanismus 2 befestigt ist, der die Kette hebt und senkt. Das untere Ende der Kette 1 ist im Material 3 eingebettet und ein Glied der Kette ruht auf der Oberfläche 4 des Materials, dessen Pegel zu bestimmen ist. Das Material 3 wird mit einer Flussigkeitsschicht 5 bedeckt abgebildet. Die Kette ist schwerer als die Flüssigkeit.

Der Mechanismus 2 besteht aus einem Hebel 6, der an einer (nicht gezeigten) Auflage bei 7 schwenkbar gelagert ist, und an dessen Mittelteil ein vertikaler Teil 8 schwenkbar gelagert ist. Das untere Ende des Teils

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trägt die Kette 1» und das obere Ende des Teils 8 ist mit einer Vorrichtung für die Gewichtsbestimmung 9 verbunden. Ein Nocken 10 ist drehbar um eine Achse 11 so angeordnet, daß er das Ende des Hebels 6 berührt, das dem Schwenkpunkt 7 abgewandt ist, wenn sich die Achse 11 dreht, und daß er den Hebel um eine ausreichende Strecke bewegt, um die Kette 1 mindestens um die Länge eines Gliedes anzuheben.

Bei der Benützung wird die Achse 11 und der Nocken 10 so gedreht, daß der Hebel 6 in Fig. 1 um den Schwenkpunkt 7 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird. Diese Bewegung wird auf das Teil 8 übertragen, das die Kette 1 hebt und einen Teil des unteren Endes der Kette aus dem Material 3 herauszieht. Bei der weiteren Drehung der Achse 11 und des Nockens 10 kann sich der Hebel 6 in Fig. 1 im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 7 drehen. Diese Bewegung wird auf das Stück 8 übertragen, das die Kette 1 senkt, so daß ein Teil ihres unteren Endes (mindestens 1 Glied), das aus dem Material 3 herausragt, auf dessen Oberfläche 4 zu liegen kommt- Die Einrichtung zur Gewichtsbestimmung 9 mißt dann das Gewicht des frei hängenden Teils der Kette 1, und aus dem Gewicht kann die Länge des frei hängenden Kettenteils und damit der Pegel der Oberfläche 4 bestimmt werden.

Anstelle eines Nockens für die Bewegung des Hebels könnte auch eine mit diesem verbundene Drehkurbel verwendet werden. Diese Anordnung wäre gleichfalls geeignet.

Die in Fig„ 2 gezeigte Vorrichtung zur Bestimmung eines Pegels ist ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, unterscheidet sich jedoch dadurch, 'daß das obere Ende der Kette

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direkt an einem Ende des Hebels 6 befestigt ist, und daß der Nocken 10 oberhalb des anderen Endes des Hebels 6 angeordnet ist, während der Schwenkpunkt 7 zwischen den beiden Enden des Hebels liegt. Weiterhin ist die Einrichtung für die Gewichtsbestimmung 9 am Hebel 6 zwischen dem Schwenkpunkt 7 und dem Ende befestigt, auf das der Nocken 10 wirkt.

Der Betrieb der Vorrichtung von Fig. 2 erfolgt ähnlich wie in Fig. 1. Die Kette 1 liegt auf der Oberfläche der Flüssigkeit 5 auf, deren Pegel bestimmt werden soll.

Die in Fig. 3a_, 3b und 3£ gezeigte Vorrichtung zur Bestimmung eines Pegels ist ähnlich wie die in Fig. 2 gezeigte. Hier enthält jedoch die Einrichtung für die Gewichtsbestimmung 9 eine Feder 12, deren oberes Ende festsitzt, und deren unteres Ende so angeordnet ist, daß es durch den Hebel 6 bewegt wird, sowie einen Zeiger 13» der am unteren Ende der Feder 12 befestigt ist und in Zusammenwirkung mit einer Skala 14 eine Anzeige des Gewichts des frei hängenden Teils der Kette 1 ergibt. Ein Pfeil 45 zeigt die Drehrichtung des Nockens 10 und der Achse 11.

Fig. 3a_ zeigt die Vorrichtung beim Beginn eines Meßzyklus, wobei ein Glied C der Kette 1 teilweise im Material 3 eingebettet ist. Wenn sich der Nocken 10 und die Achse 11 in Richtung des Pfeils 45 dreht, drückt der Nocken das anliegende Ende des Hebels 6 nach unten der dadurch um den Schwenkpunkt 7 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Kette 1 mit den Gliedern A, B und C wird somit angehoben, so daß das Glied C aus

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dem Material 3 herausgezogen wird, wie in Fig. 3b ge-¹ zeigt wird.

Die weitere Drehung des Nockens 10 und der Achse 11 ermöglicht dem Hebel 6 eine Drehung um den Schwenkpunkt 7 im Uhrzeigersinn, wodurch sich die Kette 1 senkt, so daß das Glied C auf der Oberfläche 4 aufliegt, deren Pegel bestimmt werden soll. Der Bewegung des Hebels 6 im Uhrzeigersinn wirkt die Feder 12 entgegen, die zusammengedrückt wird, bis die sich daraus ergebende Kraft das Gewicht des frei hängenden Teils der Kette 1 und des Hebels ausgleicht. Die Kompression der Feder wird durch die Stellung des Zeigers 13 bezüglich der Skala 14 angezeigt, die so geeicht werden kann, daß sie den Pegel der Oberfläche 4 direkt anzeigt.

Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung für die Bestimmung eines Pegels ist ähnlich wie sie in Fig. 3a, 3b und 3£ gezeigt wird. Sie ist jedoch in einem dichten Gehäuse 15 untergebracht, das mit einer Membran 16 versehen ist, die den Schwenkpunkt 7 ersetzt und als Abdichtung und Schwenkpunkt für den Hebel 6 dient. Das obere Ende der Feder 12 schlägt gegen eine Begrenzung 17 an, deren Stellung in vertikaler Richtung durch eine Fühlerjustierung 18 einstellbar ist. Die Feder kann auf diese Weise zum Beispiel so eingestellt werden, daß verschiedene Ketten verwendet werden können. Ein Mikroschalter 19 ist so angeordnet, daß er vom Nocken 10 betätigt wird, wenn das untere Ende der Nockenscheibe auf dem Ende des Hebels aufliegt, um anzuzeigen, daß eine Messung vorgenommen werden kann, oder um die automatische Messung auszulösen.

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Fig. 5a. zeigt eine Änderung, die mit den Vorrichtungen von Fig. 3a, 3^, 3c_ und 4 verwendet werden kann. Der Zeiger 13 und die Skala 14 sind durch einen veränderlichen Widerstand oder ein Potentiometer 20 ersetzt, dessen Widerstand oder Abgriff sich mit der Kompression der Feder 12 ändert. Im Fall eines veränderlichen Widerstandes 20 kann dieser so angeordnet sein, daß der höchste Widerstandswert während eines Zyklus ein* Maß für den Pegel ergibt, wobei in diesem Fall die Stellung des Nockens 10 so überwacht wird, daß eine Messung erfolgen kann, nachdem der Nocken 10 den Hebel so bewegt hat, daß die Kette 1 angehoben wird, um sicherzustellen, daß mindestens ein Glied auf der Fläche 4 aufliegt. Der Meßwertgeber könnte wahlweise ein induktiver oder kapazitiver LVDT (linearer variabler Differenzialübertrager) se in.

Fig. 5b zeigt eine andere Änderung, bei der der Zeiger 13 und die Skala 14 durch eine Zahl von Fotomeßfühlern 21, eine Licht-Quelle 22 und einen zwischen den beiden liegenden lichtundurchlässigen Schirm 23 ersetzt sind, der mit dem unteren Ende der Feder 12 verbunden ist, und in dem Perforationen angebracht sind, zum Beispiel ein Gray-Code.

Ein Vorteil der Verwendung eines Gray-Code besteht darin, daß sich für die kleinste meßbare Bewegung des Schirms 23 nur ein "Bit" ändert. Mit dieser Anordnung kann die Stellung des unteren Endes der Feder 12 im Absolutwert gemessen werden, wobei der höchste Zählwert nach einem Zyklus das Gewicht und mithin die Länge des frei hängenden Teils der Kette 1 darstellt. Es wird jedoch eine größere Zahl von Meßfühlern benötigt.

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Fig. 3c_ zeigt eine weitere Änderung, bei der der Zeiger 13 und die Skala 14 durch eine Fotozelle mit Detektor 24 und Lichtquelle 25 ersetzt werden, zwischen denen eine Maske 26, auf der eine Zahl von Stäbchen zum Beispiel durch Fotoätzung ausgebildet ist, mit dem unteren Ende der Feder verbunden ist. Der Ausgang der Fotozelle und des Detektors 24 ist an einen Standard-Impulszähler 27 angeschlossen, um die Impulse zu zählen, die der Unterbrechung eines Lichtstrahls von der Lichtquelle 25 zur Fotozelle durch die Stäbchen auf der Maske 26 entsprechen. Der Zähler ist so ausgelegt, daß er die Impulse während der Aufwärtsbewegung des unteren Endes der Feder 12 zählt, wobei das Zählergebnis das Gewicht des frei hängenden Teils der Kette 1 darstellt. Diese Anordnung kann die Stellung des Nockens 10 in Abhängigkeit von der Zeit feststellen, da der Antriebsmotor des Nockens 10 ein Synchronmotor sein kann, so daß die Bewegung geregelt wird. Durch ungleichmäßige Abstände der Stäbchen auf der Maske 26 kann eine Null-Information erzielt werden.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung für die Bestimmung eines Pegels ist ein Mikroschalter 28 am Hebel 6 an dem Punkt vorgesehen, an dem der Hebel vom Nocken 10 berührt wird. Der Mikroschalter 28 kann dazu verwendet werden, zu verhindern, daß Messungen vorgenommen werden, wenn der Nocken 10 in Berührung mit dem Hebel 6 steht, das heißt während der Mikroschalter 28 betätigt wird. Diese Anordnung kann verwendet werden, um Fehlmessungen vorzunehmen, zum Beispiel während der Bewegung des Materials in einem Schütttrichter beim Füllen oder Leeren desselben, da hierbei an der Kette 1 eine Zugkraft aus-

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geübt werden kann, die den Hebel 6 in Drehung versetzt, so daß er in Berührung mit dem Nocken 10 gerät.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung können verwendet werden, utn Pegel von Feststoffen, zum Beispiel Kohle oder Cornflakes zu messen. Sie können auch für Flüssigkeitspegel wie zum Beispiel Wasser verwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Kette 1 aus einem Kunststoff mit niedrigerer Dichte als Wasser hergestellt werden. Für Flüssigkeiten mit noch niedrigerer Dichte kann ein Schaumstoff mit nicht-porösen Zellen verwendet werden, zum Beispiel Strukturschaum. Das Gewicht des frei hängenden Teils der Kette ist proportional zu deren Länge über der Flüssigkeitsoberfläche, da die Flüssigkeit den Rest der Kette trägt. Unter diesen Umständen ist es nicht erforderlich, daß der Hebel 6 durch den Nocken 10 auf und ab bewegt wird.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung können auch dort verwendet werden, wo eine Zwischenschicht zwischen zwei Flüssigkeiten verschiedener Dichte besteht. Die Kette wird so gewählt, daß sie auf der Flüssigkeit mit der höheren Dichte schwimmt, und durch die Messung des Pegels der Flüssigkeit mit niedrigerer Dichte mit Hilfe einer anderen Vorrichtung kann die Dicke der Zwischenschicht gemessen werden. Auch der Pegel eines Feststoffes wie zum Beispiel Sand in einer veränderlichen Wasserhöhe kann so gemessen werden.

Durch die Hin- und Her-Bewegung des Hebels 6 wird die Kette in Bewegung gehalten, wodurch die Möglichkeit verringert wird, daß sich die Kette 1 auf der Oberfläche

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einer Flüssigkeit verwickelt, und die Vorrichtung kann für viele verschiedene Zwecke verwendet werden.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung können klein und hermetisch abgedichtet sein, und können so angeordnet werden, daß sie ein Signal für die Fernanzeige abgeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gehäuse mit einer einzigen Dichtung durch Spritzguß erzeugt werden, wodurch eine Vorrichtung mit niedrigem Preis entsteht, die unter ungünstigen Umgebungsbedingungen verwendet werden kann.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Bestimmen eines Pegels, bestehend aus einer Kette, die an einem oberen Ende an einem Mechanismus aufgehängt ist, der so ausgelegt ist, daß er das obere Ende der Kette hebt und senkt, und aus einer Einrichtung für die Bestimmung des Gewichts desjenigen Teiles der Kette, der frei von diesem Mechanismus nach unten hängt, und mithin zur Bestimmung der Länge des frei hängenden Teils der Kette und somit des gewünschten Pegels, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Mechanismus eine Anordming enthält, die mit einer beweglichen Halterung in Berührung kommt, während das obere Ende der Kette an dieser Halterung befestigt ist, und daß diese Anordnung so ausgelegt ist, daß sie periodisch auf die Halterung einwirkt, um sie (mit dem oberen Ende der Kette) auf eine vorbestimmte Höhe anzuheben und dann die Halterung sich wieder absenken zu lassen, bis das Gesamtgewicht der Halterung und des frei hängenden Kettenendes von einer Einrichtung getragen wird, die das gemeinsame Gewicht bestimmt.

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Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen (BLZ 69470039) 146332

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anordnung ein Nocken ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein schwenkbarer Arm ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken drehbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette aus Gliedern besteht, die alle die gleiche Länge besitzen, daß der Nocken so angeordnet ist, daß er das obere Ende der Kette (durch Einwirkung auf die Halterung) um eine Länge hin und her bewegt, die einem oder zwei Kettengliedern entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Gewichtsbestimmung eine Federanordnung enthält, deren eines Ende so angeordnet ist, daß es in einer festen Stellung gehalten wird, während das andere Ende so angeordnet ist, daß es von der Halterung oder dem Arn bewegt wird, und daß eine Fühleranordnung am unteren Ende befestigt ist, um das Zusammendrücken und Ausdehnen der Feder zu messen und dadurch eine Angabe über das Gewicht des frei hängenden Teils der genannten Kette zu liefern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung einen Zeiger enthält, der am unteren Ende befestigt ist und im Zusammenwirken mit einer Skala eine Anzeige des Gewichts des frei hängenden Kettenteils liefert.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung einen elektrischen Widerstand mit einem Abgriff enthält, dessen Lage sich beim Zusammendrücken der Feder ändert und dadurch ein Maß der Federkompression und folglich eine Anzeige des Gewichts des frei hängenden Kettenteils liefert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung eine Zahl von Foto-Meßfühlern, eine Lichtquelle und einen lichtundurchlässigen oder reflektierenden Schirm zwischen beiden enthält, in dem Bohrungen angebracht sind, die einen vorbestimmten Code darstellen, wobei die Stellung des unteren Endes der Feder als Absolutwert gemessen werden kann und die höchste Zählung nach einem Zyklus das Gewicht des frei hängenden Kettenteils darstellt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung eine Fotozelle, einen Detektor und eine Lichtquelle enthält, zwischen denen eine Maske liegt, die am unteren Ende der Feder befestigt ist und auf der eine Zahl von Stäbchen durch Fotoätzung ausgebildet ist, wobei der Ausgang der Fotozelle und des Detektors mit einem Standard-Impulszähler verbunden ist, der die Pulse zählt, die der Unterbrechung des Lichtstrahls von der Lichtquelle zur Fotozelle während der Aufwärtsbewegung des unteren Federendes entspricht, so daß das Zählergebnis das Gewicht des frei hängenden Kettenteils darstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem dichten Gehäuse untergebracht ist, wobei die Halterung oder der Arm so angeordnet ist, daß

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er durch eine Membran dieses Gehäuses durchragt, während die Membran als Schwenkpunkt für die Halterung oder den Arm bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kette dient.

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