DE2923177A1

DE2923177A1 - Fuellstandsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2923177A1
Application number: DE2923177A
Authority: DE
Inventors: Geert Kamphuis
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1980-12-11

Description

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Beschreibung;

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßeinrichtung mit mindestens einem Schwimmerschalter nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Die" mit der Lagerung und dem Transport von Flüssigkeiten der in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Art verbundenen Risiken können durch eine Kontrolle des Füllstandes begrenzt werden.

Es ist eine Füllstandsmeßeinrichtung bekannt (Typenblatt G 100 A der Firma Bestobell Mobrey GmbH, Düsseldorf), bei der in einem vertikalen Gleitrohr in Achsrichtung verteilt mehrere Schutzgaskontakte angeordnet sind und ein Schwimmer mit einem Magneten auf dem Rohr gleitet und dabei den im Bereich des Flüssigkeitsniveaus liegende Schutzgaskontakt durch den Magneten betätigt. Der Nachteil dieser Füllstandsmeßeinrichtungen mit Schwimmer und Gleitrohr besteht im wesentlichen darin, daß deren Einsatz in Behältern mit stark auskristallisierenden Medien nicht möglich ist, weil sich der zwischen Gleitrohr und Schwimmer erforderliche Spalt rasch zusetzt und der Schwimmer blockiert wird.

Es ist auch ein Schwimmerschalter bekannt (Typenblatt GM 160 vom Nov. 1975 der Firma Bestobell Mobrey GmbH, Düsseldorf), der aus einem Schwimmkörper und einem an diesen angschlossenen Stab besteht, dessen freies Ende einen Magneten trägt. Der Stab ist drehbar gelagert und kann mit dem Magneten einen Sprungschalter betätigen, der außerhalb des Behälters angeordnet ist. Diese Schwimmerschalter sind an die Behälterwand angeflanscht und erfordern deshalb zusätzliche öffnungen in dem Behälter, die in bestimmten Anwendungsfällen eine Herabsetzung der Betriebssicherheit verursachen können oder diese werden von besonderen Einbauten aufgenommen, welche die Wartung komplizieren und den möglicher·· weise erforderlichen Betrieb einer Rühreinrichtung erschweren können.

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Eine andere bekannte Füllstandsmeßeinrichtung (Datenblatt Jola-Tauchsonde TSO, B 1-3-1, der Firma K. Mattil & Co., 6734 Lambrecht) besteht aus einem vertikalen Rohr, an das in vorbestimmten Abständen Schwimmer mit eingebautem Quecksilberschalter über eine flexible Verbindung angeschlossen sind.

Füllstandsmeßeinrichtungen, die Schwimmer mit integrierten Schaltern aufweisen, sind aber wegen der Gefahr eines Drahtbruches in der Verbindung zwischen Haltestange und Schwimmer vom Einsatz in Behältern mit leicht brennbaren oder explosiven Stoffen ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsmeßeinrichtung zu entwickeln, die für Füllstandsmessungen in den Behältern von Tankfahrzeugen geeignet ist, in denen mittelaktive Flüssigkeiten, also wäßriger und organischer MAW mit Kerosin sowie MAW-Konzenträte mit spezifischen Aktivitäten bis etwa 500 Ci/m transportiert werden und die Lösungen stark sauer (pH < 1) oder auch basisch (pH 9 bis 10) sein können.

Diese Aufgabe wird bei einer Füllstandsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 durch die in den Kennzeichen dieser Ansprüche genannten Merkmale gelöst.

Die mit den vorgeschlagenen Füllstandsmeßeinrichtungen erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schwimmer frei sind von elektrischen Kontakten, daß zwischen dem Schwimmer und dem Rohr zum Fixieren des Schwimmers elektrische Leitungen nicht erforderlich sind, daß die eine elektrische Spannung führenden Teile, wie Schalter, Spule und Leitungen von dem Behälterinhalt sicher getrennt oder außerhalb des Behälters angeordnet sind, und daß alle eine Wartung erfordernden mechanischen und/oder elektromechanischen Teile der Füllstandsmeßeinrichtung außerhalb des Behälters und/oder leicht auswechselbar angeordnet sind.

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Ausführungsbeispiele einer Füllstandsmeßeinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 8 sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 vereinfachter Längsschnitt einer Füllstandsmeßeinrichtung

mit einem Ringinitiator,
Fig. 2 Anordnung eines Schwimmkörpers,
Fig. 3 vereinfachter Längsschnitt einer Füllstandsmeßeinrichtung mit mehreren Schaltern.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Füllstandsmeßeinrichtung ist ein vertikales Rohr 1 aus einem unmagnetischen Edelstahl, das an seinem unteren Ende verschlossen ist, in eine Bohrung 2 eines Flansches 3 eingeschweißt, der eine Montageöffnung des zu überwachenden Behälters verschließt. Oberhalb des Flansches 3 ist an das hr 1 ein Gehäuse 4 angeschlossen, dessen obere öffnung mit einem schraubbaren Deckel 5 verschlossen ist.

Ein zylindrisches Führungsteil 6 aus einem Kunststoff ist mit seinem Schaft 7 in das oberhalb des Flansches 3 liegende Ende des Rohres 1 gesteckt. Das obere Ende des Führungsteiles 6 ist von einer Magnetspule 8 umschlossen. In einer ersten koaxialen Bohrung 9 des Führungsteiles 6 ist ein Weicheisenkern 10 durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 11 in einer vorbestimmten Lage zu der Magnetspule 8 gehalten. Die Magnetspule 8 und der Weicheisenkern 10 bilden im wesentlichen einen Näherungsschalter In dem Rohr 1 ist an dessen unterem Ende ein Permanentmagnet 13 frei beweglich angeordnet, der als zylindrischer Stabmagnet ausgebildet und von einer aus Kunststoff bestehenden Büchse 14 allseitig umschlossen ist.

Der Permanentmagnet 13 und der Weicheisenkern 10 sind durch einen Draht 15 so niteinander verbunden, daß der Permanentmagnet 13 einen vorbestimmten Abstand vom unteren Ende des Rohres 1 hat. Der Draht 15 ist durch eine zweite Bohrung 16 im Schaft 7 des Führungsteiles 6 geführt. Die Anschlüsse 17 des Näherungsschalters 12 sind über eine im Gehäuse 4 angeordnete Klemmleiste 18 durch eine Bohrung 19 des Deckels 5 auf ein Steuergerät 20 geschaltet.

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Am unteren Ende des Rohres 1 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Schwimmer 21 angeordnet, der hohlkugelförmig ausgebildet ist, aus einem dünnwandigen ferromagnetischen Material besteht und mit Kunststoff beschichtet ist.

Der Schwimmer 21 ist in einem Korb %2 angeordnet, der aus zwei um 90 Grad gegeneinander versetzten kunststoffbeschichteten Drahtschleifen 23 besteht, die mit einer Klemmvorrichtung 24 am unteren Ende des Rohres 1 so fixiert ist, daß die Größe des Abstandes zwischen dem Schwimmer 21 und dem in dem Rohr 1 aufgehängten Permanentmagneten 13 eine Lageänderung des Permanentmagneten 13 ausschließt.

Sobald der Schwimmer 21 das untere Endr- des Rohres 1 berührt, bewegt sich der in dem Rohr 1 angeordnete Permanentmagnet 13 nach unten und zieht den Weicheisenkern 10 entgegen der Kraft der Druckfeder 11 um einen vorbestimmten Betrag aus der Magnetspule 8 des Näherungsschalters 12. Diese Verstimmung des Näherungsschalters hat eine Stromänderung in der Magnetspule 8 zur Folge. Diese Stromänderung wird über das Steuergerät 20 in dem Miveau der Flüssigkeit entsprechende Steuersignale zum Ein- oder Ausschalten von Pumpen und Ventilen zum Einstellen eines vorbestimmten Füllstandes umgesetzt.

Eine Füllstandsmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 2 ist als vereinfachter Längsschnitt in Fig. 3 dargestellt.

In einem vertikal angeordneten, ar. seinem unteren Ende abgeschlossenen Rohr 25 aus einem nichtferromagnetischen Edelstahl ist in Richtung der Rohrachse eine Widerstandskette mit am oberen Ende des Rohres 25 herausgeführten Anschlüssen 26, 27 aus einer Reihenschaltung von Widerständen 28 angeordnet. Jedem der Widerstände 28 ist ein gasdicht gekapselter Reed-Schalter 29 parallel geschaltet, dessen Kontakte alternierend beginnend am unteren Ende des Rohres 25, als Ruhekontakt 30 und als Arbeitskontakt 31 ausgebildet sind.

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Der axiale Abstand insbesondere zwischen einem Öffner 30 und einem unmittelbar benachbarten Schließer 31 ist für alle Reed-Schalter 29 gleich groß.

An der Außenseite des Rohres 25 ist in der Mitte zwischen einem Öffner 30 und einem Schließer 31 ein beiden Reed-Schaltern 29 zugeordneter kugelförmiger Schwimmer 3 2 als Betätigungsorgan über eine ausschließlich in Achsrichtung flexible Verbindung 33 angeschlossen.

In dem Schwimmer 32 ist ein den Ruhekontakt 30 öffnender erster Dauermagnet 34 und ein den Arbeitskontakt 31 schließender zweiter Dauermagnet 35 so angeordnet, daß in einer ersten unteren Grenzstellung der erste Dauermagnet 34 im Bereich des Ruhekontaktes 30 und in einer zweiten oberen Grenzstellung der zweite Dauermagnet 35 im Bereich des Arbeitskontaktes 31 an dem Rohr 25 anliegt.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß alle Reed-Schalter 29, die unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels 36 liegen, geschlossen sind und alle Reed-Schalter 29 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 36 geöffnet sind. Es wird also mit ansteigendem Flüssigkeitsspiegel 36 eine zunehmende Zahl von Widerständen 28 durch diese zugeordnete Reed-Schalter 29 überbrückt, so daß der Gesamtwiderstand zwischen den Anschlüssen 26, 27 der Änderung des Flüssigkeitsspiegels 36 proportional geändert wird.

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Bezuaszeichenliste

Figur 1

1 Rohr

2 Bohrung in 3

3 Flansche

4 Gehäuse

5 Deckel für 4

6 Führungsteile

7 Schaft von 6

8 Magnetspule

9 erste Bohrung in

10 Weicheisenkern

11 Druckfeder

12 Näherungsschalter

13 Permanentmagnet

14 Büchse für

15 Draht zwischen 13 und

16 zweite Bohrung in

17 Anschlüsse von

18 Klemmleiste

19 Bohrung in 5

20 Steuergerät

Figur 2

21 Schwimmer

22 Korb für

23 Drahtschleife für

24 Klemmvorrichtung

Figur 3

25 Rohr

26, 27 Anschlüsse der Widerstandskette aus

28 Widerstand

29 Schalter

30 Ruhekontakt

31 Arbeitskontakt 3 2 Schwimmer

33 flexible Verbindung zwischen 30 und 25

34 erster Dauermagnet

35 zweiter Dauermagnet

36 Flüssigkeitsspiegel

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Claims

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 6. Juni 1979 Karlsruhe GmbH PLA 7925 Hä/wk Patentansprüche t ( 1.JFÜllstandsmeßeinrichtung mit mindestens einem Schwimmerschal- ^^ ter und für eine Flüssigkeit mit mindestens einem der Merkmale

1) leicht brennbar, έ

2) hochexplosiv,

3) korrosiv,

4) kristallbildend

5) radioaktiv,

bei dem aus Gründen der Betriebssicherheit

6) der Behälter für die Flüssigkeit nur an seinem oberen Ende eine Montageöffnung für Einbauten aufweist und

7) der Betriebsdruck in dem Behälter größer oder kleiner als der Druck in dem den Behälter, umgebenden Raum ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

8) ein Rohr (1) ist durch eine Bohrung (2) vertikal in den Behälter geführt und an seinem in den Behälter hineinragenden Ende verschlossen,

9) in dem Rohr (1) ist an dessen verschlossenem unteren Ende ein Permanentmagnet (13) frei beweglich angeordnet,

10) außerhalb des Behälters ist an das offene obere Ende des Rohres (1) ein Näherungsschalter (12) angeschlossen,

11) der Weicheisenkern (10) des Näherungsschalters (12) ist mit dem Permanentmagneten (13) durch einen Draht (15) verbunden,

12) der Weicheisenkern (10) wird durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder (11) in einer vorbestimmten Lage in der Magnetspule (8) des Näherungsschalters (12) gehalten,

13) am verschlossenen, in den Behälter hineinragenden unteren Ende des Rohres (1) ist ein Korb (22) angeordnet,

14) der Korb (22) umschließt einen ferromagnetischen Schwimmer (21).

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Füllstandsmeßeinrichtung mit mindestens einem Schwimmerschalter und für eine Flüssigkeit mit mindestens einem der Merkmale,

1) leicht brennbar,

2) hochexplosiv,

3) korrosiv,

4) kristallbildend,

5) radioaktiv,

bei dem aus Gründen der Betriebssicherheit

7) der Betriebsdruck in dem Behälter größer oder kleiner als der Druck in dem den Behälter umgebenden Raum ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

8) ein Rohr (25) ist durch eine Bohrung in den Behälter geführt und an seinem in den Behälter hineinragenden Ende verschlossen,

9) in dem Rohr (25) ist in Richtung der Rohrachse eine Widerstandskette aus einer Reihenschaltung von Widerständen (28) angeordnet,

10) jedem der Widerstände (28) ist ein Reed-Schalter (29) parallel geschaltet,

11) die Reed-Schalter (29) sind in vorbestimmten gegenseitigen Abständen in dem Rohr (25) angeordnet,

12) jeweils zwei einander benachbarten Reed-Schaltern (29) ist eine als Schwimmer (32) ausgebildete Betätigungseinrichtung zugeordnet,

13) jeder Schwimmer (32) ist ausschließlich in Achsrichtung des Rohres (25) flexibel an der Außenseite des Rohres (25) in der Mitte zwischen zwei einander benachbarten Reed-Schaltern (29), einem öffner (3O) und einem Schließer (31) so befestigt, daß in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel (36) ' in einer ersten unteren Grenzstellung ein vorbestimmter erster Bereich des Schwimmers (32) an der dem unteren ersten der zwei dem Schwimmer (32) zugeordneten Reed-Schalter (29) benachbarten Wand des Rohres (25) und in einer zweiten oberen Grenzstellung einen vorbestimmten zweiten Bereich

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des Schwimmers (32) an der dem oberen zweiten der zwei Reed-Schalter benachbarten Wand des Rohres (25) anliegt, 14) in dem ersten Bereich jedes Schwimmers (32) ist ein die als Öffner (30) ausgebildeten Kontakte des Reed-Schalters (29) öffnender erster Dauermagnet (34) und in dem zweiten Bereich jedes Schwimmers (32) ist ein die als Schließer (31) ausgebildeten Kontakte des zweiten Reed-Schalters (29) schließender zweiter Dauermagnet (35) angeordnet.

3. Füllstahdsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

1) der Permanentmagnet (13) ist als Stabmagnet ausgebildet,

2) die Achse des Permanentmagneten (13) ist mit der Achse des Rohres (1) identisch,

3) der Permanentmagnet (13) ist von einer Büchse (14) allseitig umschlossen,

4) die Büchse (14) besteht aus einem Kunststoff.

4. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

1) der Korb (22) besteht aus einem Rund- oder Flachstahl,

2) der Korb (22) ist mit einem gegen Einwirkungen der Flüssigkeit in dem Behälter resistenten Material, vorzugsweise Kunststoff, beschichtet und/oder besteht aus Edelstahl.

5. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der ferromagnetische Schwimmer (21) mit einem gegen Einwirkungen der Flüssigkeit in dem Behälter resistenten Material, vorzugsweise Kunststoff, beschichtet ist.

6. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Rohr (1) über eine gasdichte Schraubverbindung axial verschiebbar an den Flansch (3) angeschlossen oder mit dem Flansch (3) verschweißt ist.

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7. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (25) und der Schwimmer (32) aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise Edelstahl, besteht.

8. Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwei jeweils einem Schwimmer (32) zugeordneten Reed-Schaltern (29) der untere erste Reed-Schalter als öffner (30) und der obere zweite Reed-Schalter als Schließer (31) ausgebildet ist.