DE29518916U1 - Level probe - Google Patents
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Description
Die vorliegende Neuerung betrifft eine Füllstandssonde zur Anordnung in einem Druckausgleichsbehälter, der einen Behälter und eine in diesem angeordnete, sich mit zunehmendem Füllgrad mehr und mehr gegen die Behälterinnenwand legende Membran aufweist, mit einem Sondenkopf, einem Sondengewicht und einem sich zwischen diesen erstreckenden Sondenseil mit einer elektrisch leitenden Seele, die von einer Isolation umgeben ist.The present innovation relates to a level probe for arrangement in a pressure equalization tank, which has a tank and a membrane arranged in the latter, which lies more and more against the inner wall of the tank as the level of filling increases, with a probe head, a probe weight and a probe cable extending between them with an electrically conductive core which is surrounded by insulation.
Eine derartige Füllstandssonde ist z.B. mit dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 03 122.2 bekannt geworden, welche dazu dient, den Füllgrad der Membran eines Druckausgleichsbehälters, beispielsweise bei Heizungsanlagen, zu erfassen und ein den Füllgrad anzeigendes Signal an eine Steuerungseinrichtung abzugeben, die beispielsweise ein entsprechendes Ventil ansteuert, mit dem ein Gas in Bezug auf den Druckausgleichsbehälter ein- und abgeführt wird. Die Füllstandssonde wird dabei derart im Druckausgleichsbehälter angeordnet, daß sie mit ihrem Sondenkopf am Behälterdeckel befestigt wird. Das Sondenseil mit dem Sondengewicht erstreckt sich nun parallel zur Behälterwand in den Behälter hinein, wobei das Sondenseil durch das Sondengewicht in einigermassen straffen Zustand gehalten wird. Mit zunehmendem Füllgrad der Membran wird das Sondenseil zunehmend von unten nach oben gegen die Innenseite der Behälterwandung gedrückt und der Abstand zwischen dem Sondenseil und der Behälterwand verringert.Such a level probe has become known, for example, from the German utility model G 91 03 122.2, which is used to detect the filling level of the membrane of a pressure equalization tank, for example in heating systems, and to send a signal indicating the filling level to a control device, which, for example, controls a corresponding valve with which a gas is introduced and discharged in relation to the pressure equalization tank. The level probe is arranged in the pressure equalization tank in such a way that its probe head is attached to the tank lid. The probe cable with the probe weight now extends parallel to the tank wall into the tank, with the probe cable being kept in a somewhat taut state by the probe weight. As the degree of filling of the membrane increases, the probe cable is increasingly pressed from bottom to top against the inside of the tank wall and the distance between the probe cable and the tank wall is reduced.
Die Sonde arbeitet nach dem kapazitiven Meßprinzip, wobei das Sondenseil und die Behälterwand als Kondensator wirken, dessen Kapazität gemessen wird. Wird z.B. der Abstand zwischen Sondenseil und Behälterwand durch die sichThe probe works according to the capacitive measuring principle, whereby the probe cable and the container wall act as a capacitor, the capacitance of which is measured. For example, if the distance between the probe cable and the container wall is
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ausdehnende Membran verkleinert, so daß sich damit die Kapazität zwischen diesen Teilen erhöht. Die resultierende
Kapazität wird von der Meßelektronik in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt.
5expanding membrane, so that the capacitance between these parts increases. The resulting capacitance is converted by the measuring electronics into a corresponding electrical signal.
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Bisher bestand der Nachteil, daß nach längerer Zeit sich die Isolation des Sondenseils langsam verformte. Diese Verformung ändert die effektive Kapazität, was zu sich über die Zeit verändernden Meßfehlern führt. Bei Neuinstallation der Sonde oder nachdem das Sondenseil über längere Zeit an die Behälterwand gedrückt wurde, dauert es mitunter Tage, bis sich das Seil aufgrund der relativ steifen Isolierung wieder strafft und sich die effektive Endkapazität einstellt.The disadvantage so far has been that the insulation of the probe cable slowly deforms after a long period of time. This deformation changes the effective capacity, which leads to measurement errors that change over time. When the probe is newly installed or after the probe cable has been pressed against the container wall for a long period of time, it sometimes takes days until the cable tightens again due to the relatively stiff insulation and the effective final capacity is established.
Auch kann es vorkommen, daß das Seil sich lose an die Behälterwand anlegt, auch ohne, daß dieses durch die Membran an die Behälterwand gedrückt wird.It can also happen that the rope is loosely attached to the container wall, even without being pressed against the container wall by the membrane.
Ein weiterer Nachteil war, daß insbesondere bei undichten Membranen Flüssigkeit zwischen Isolation und Seele des Seiles eindringen konnte, so daß beträchtliche Kapazitätsänderungen stattfinden, was zu Meßfehlern führt, die manchmal erst sehr spät entdeckt werden.A further disadvantage was that, particularly in the case of leaky membranes, liquid could penetrate between the insulation and the core of the rope, causing considerable changes in capacitance, leading to measurement errors that are sometimes only discovered very late.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Füllstandssonde vorzuschlagen, bei welcher die Beeinflussung der effektiven Meßkapazität minimiert ist.It is therefore the task of the present innovation to propose a level probe in which the influence of the effective measuring capacity is minimized.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
Ein wesentliches Merkmal ist die Verwendung eines hochflexiblen Seiles aus einem Litzenkabel mit Isolierungsmantel, vorzugsweise aus Silikon. Dadurch wird ein langsames Verformen der Kabelisolierung verhindert, so daßAn essential feature is the use of a highly flexible rope made of a stranded cable with an insulating sheath, preferably made of silicone. This prevents the cable insulation from slowly deforming, so that
das Seil sofort nachgibt und sich die effektive Endkapazität unmittelbar einstellt.the rope gives way immediately and the effective final capacity is immediately established.
Vorteilhaft ist, daß sich das hochflexible Kabel sofort von der Behälterwand löst, wenn es nicht mehr angedrückt wird. Somit werden Störeffekte sicher eliminiert.The advantage is that the highly flexible cable immediately detaches from the container wall when it is no longer pressed against it. This reliably eliminates interference.
Weiteres Merkmal der Erfindung ist eine durchgehende Kabelisolation bis hinein in die Meßelektronik. Gegenüber bekannten Ausführungen von Füllstandssonden kann jetzt prinzipiell kein Wasser in das Seil eindringen, auch dann nicht, wenn die Membran schadhaft ist und sich der Behälter mit Flüssigkeit füllt. Damit werden alle Feuchtigkeitseffekte ausgeschlossen. Somit ändern sich die elektrischen Eigenschaften des Kabels nicht, so daß die effektive Kapazität konstant bleibt. Die Kabelklemmung und die Kabeldurchführungen sind dabei vollständig abdichtend ausgeführt, so daß weder Flüssigkeit in die Isolation des Seiles eindringen kann, noch bis in die Meßelektronik gelangen kann.Another feature of the invention is continuous cable insulation right into the measuring electronics. In contrast to known designs of level sensors, in principle no water can penetrate the cable, even if the membrane is damaged and the container fills with liquid. This eliminates all effects of moisture. The electrical properties of the cable do not change, so that the effective capacity remains constant. The cable clamp and the cable feedthroughs are completely sealed, so that liquid cannot penetrate the insulation of the cable or reach the measuring electronics.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.The subject matter of the present innovation arises not only from the subject matter of the individual protection claims, but also from the combination of the individual protection claims with one another.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the summary, in particular the spatial configuration shown in the drawings, are claimed as essential to the invention insofar as they are new compared to the prior art, individually or in combination.
Im folgenden wird die Neuerung anhand von einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer BeschreibungIn the following, the innovation is explained in more detail using a drawing that merely shows one way of implementing it. The drawing and its description
weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.further essential features and advantages of the innovation.
Die Zeichnungsfigur zeigt einen Längsschnitt durch die Füllstandssonde.The drawing shows a longitudinal section through the level probe.
Die Sonde besteht aus einem Sondenkopf 1 und einem Sondengewicht 2, zwischen denen sich das Sondenseil 3 erstreckt. Der Sondenkopf besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 4, an dem sich im unteren Bereich ein Reduzierstück anschließt, welches über ein Gewinde 6 in eine entsprechende Gewindebohrung am Deckel eines Druckausglexchsbehälters einschraubbar ist. Vom Gehäuse 4 nach unten erstreckt sich ein Führungsrohr 8, durch welches das Sondenseil 3 vom Sondenkopf 1 nach unten verläuft.The probe consists of a probe head 1 and a probe weight 2, between which the probe cable 3 extends. The probe head essentially consists of a housing 4, to which a reducer is connected in the lower area, which can be screwed into a corresponding threaded hole on the lid of a pressure equalization tank via a thread 6. A guide tube 8 extends downwards from the housing 4, through which the probe cable 3 runs downwards from the probe head 1.
Das neuerungsgemasse Sondenseil 3 besteht aus einer elektrisch leitenden Seele aus flexibler Litze, welche von einer Isolation aus geeignetem Kunststoff umgeben ist.The new probe cable 3 consists of an electrically conductive core made of flexible strands, which is surrounded by an insulation made of suitable plastic.
Neuerungsgemäss ist diese Isolation ebenfalls aus hochflexiblem Material, wie z.B. Silikon, so daß das Seil 3 insgesamt hochflexibel ist und dadurch immer in möglichst gestrecktem Zustand bleibt. Am unteren Ende des Sondenseils ist das Sondengewicht 2 befestigt, welches das Sondenseil· 3 in montiertem Zustand straff hält. Das Sondengewicht 2 ist durch geeignete Mittel mit dem Sondenseil 3 verbunden. Natürlich muß verhindert werden, daß Flüssigkeit zwischen Seele und Isolation des Sondenseils eindringen kann und durch Kapillarwirkung am Sondenseil hochsteigt.According to the innovation, this insulation is also made of highly flexible material, such as silicone, so that the rope 3 is highly flexible overall and therefore always remains as stretched as possible. The probe weight 2 is attached to the lower end of the probe rope, which keeps the probe rope 3 taut when mounted. The probe weight 2 is connected to the probe rope 3 by suitable means. Of course, it must be prevented that liquid can penetrate between the core and insulation of the probe rope and rise up the probe rope by capillary action.
Im Inneren des Führungsrohrs 8 ist eine Feder 9 angeordnet. Am oberen Ende der Feder 9 befindet sich ein Klemmteil 10, mittels welchem das Seil· 3 klemmend gehalten ist. Die Feder ermöglicht, daß das Sondenseil 3 bei zunehmender Fügung der Membran durch Ausdehnung bzw. Ausl·ängung der Feder 9 ausA spring 9 is arranged inside the guide tube 8. At the upper end of the spring 9 there is a clamping part 10, by means of which the cable 3 is held in a clamping manner. The spring enables the probe cable 3 to be released from the membrane as the membrane is joined by the expansion or lengthening of the spring 9.
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seiner Ausgangslage heraus gegen die Behälterwand gedrückt werden kann. Andererseits bewirkt die Feder 9 bei sich entspannender
Membran, daß das Sondenseil 3 wieder in seine Ausgangslage zurückkommt.
5from its initial position against the container wall. On the other hand, when the membrane relaxes, the spring 9 causes the probe cable 3 to return to its initial position.
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Wie bereits erwähnt, ist das Seil 3 am oberen Bereich der Feder durch ein Klemmteil 10 gehalten, welches auch die Betätigung der Feder 9 sicherstellt. Im Sondengehäuse 4 ist eine entsprechende Seilvorgabe 7 vorgesehen, so daß das Seil in seiner Auslängung nicht gehindert wird.As already mentioned, the cable 3 is held in place at the upper part of the spring by a clamping part 10, which also ensures the operation of the spring 9. A corresponding cable guide 7 is provided in the probe housing 4 so that the cable is not hindered in its extension.
Auf dem oberen Bereich des Gehäuses 4 sitzt die Meßelektronik 12. Zwischen Gehäuse 4 und Meßelektronik 12 besteht eine Kabeldurchführung 11, durch welche das Kabel hinein in die Meßelektronik geführt wird.The measuring electronics 12 are located on the upper part of the housing 4. Between the housing 4 and the measuring electronics 12 there is a cable duct 11 through which the cable is led into the measuring electronics.
Neuerungsgemäss ist von Wichtigkeit, daß das Seil 3 bis hinein in die Meßelektronik 12 vollständig isoliert verbleibt und erst jenseits der Kabeldurchführung 11 die Isolation entfernt wird, so daß die Seele des Kabels direkt mit der Meßelektronik verbunden werden kann.According to the innovation, it is important that the cable 3 remains completely insulated up to the measuring electronics 12 and that the insulation is only removed beyond the cable feedthrough 11 so that the core of the cable can be connected directly to the measuring electronics.
Durch diese vollständig isolierte Führung des Seils 3 bis hinein in die Meßelektronik wird sichergestellt, daß Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit, welche insbesondere bei beschädigter Membran mit dem Seil 3 in Berührung kommen kann, nicht in das Seil, den Sondenkopf oder in die Meßelektronik eindringen kann und somit die Meßwerte verfälschen kann.This completely insulated routing of the cable 3 into the measuring electronics ensures that moisture or liquid, which can come into contact with the cable 3, especially if the membrane is damaged, cannot penetrate into the cable, the probe head or the measuring electronics and thus falsify the measured values.
Die Meßelektronik 12 wandelt das kapazitive Meßsignal in ein geeignetes elektronisches Ausgangssignal um. Das Ausgangssignal wird über eine Kabeldurchführung 13 mittels des Kabels 14 abgeführt und steht zur weiteren Verwendung zur Verfügung.The measuring electronics 12 converts the capacitive measuring signal into a suitable electronic output signal. The output signal is discharged via a cable feedthrough 13 using the cable 14 and is available for further use.
Wird das hochflexible Sondenseil 3 nun im Betrieb seitlich ausgelenkt, so wird die Feder 9 gespannt, so daß das Sondenseil 3 aus seiner Ruhelage in seitlicher Richtung heraus bewegt werden kann. Beim Entspannen der Membran des Druckausgleichsbehälters entspannt sich die Feder 9 wieder, so daß das Sondenseil 3 in seine Ausgangslage zurückwandert. Aufgrund der hohen Flexibilität des Sondenseils 3 spannt sich das Sondenseil aufgrund des Sondengewichts wieder vollständig. Das Sondenseil löst sich sofort von der Behälterwandung. Es wird immer die gleiche effektive Endkapazität erreicht, so daß Meßfehler vermieden werden.If the highly flexible probe cable 3 is now deflected sideways during operation, the spring 9 is tensioned so that the probe cable 3 can be moved sideways from its rest position. When the membrane of the pressure compensation tank relaxes, the spring 9 relaxes again so that the probe cable 3 moves back to its starting position. Due to the high flexibility of the probe cable 3, the probe cable is fully tensioned again due to the weight of the probe. The probe cable immediately detaches itself from the tank wall. The same effective final capacity is always achieved so that measurement errors are avoided.
Auch die neuartige Kabelführung trägt zur Meßgenauigkeit bei, da vermieden wird, daß Wasser in die Litze des Seiles eindringen kann und die Dielektrizitätskontante des Seils 3 beeinflusst.The new cable routing also contributes to the measurement accuracy, as it prevents water from penetrating the strand of the rope and affecting the dielectric constant of the rope 3.
Claims (7)
EUROPEAN PATENT ATTORNEYDipl.-Ing.
EUROPEAN PATENT ATTORNEY
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