DE3006425A1

DE3006425A1 - Fuellstandsmesser fuer schuettfaehige gueter

Info

Publication number: DE3006425A1
Application number: DE19803006425
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 4154 Tönisvorst Trappe
Original assignee: GEFI GmbH
Current assignee: GEFI GmbH
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1981-09-10

Description

Füllstandsmesser für schüttfähige Güter
Die Erfindung betrifft einen Füllstandsmesser für schüttfähige Güter in einem Behälter mit wenigstens drei Paar Elektroden, von denen ein Paar als Referenzelektrodenpaar vollständig im schüttfähigen Gut getaucht ist.
Ein Füllstandsmesser der beschriebenen Gattung ist aus der DE-OS 27 11 799 bekannt. Er wird insbesondere für die Messung des Wasserstandes in einem Dampfkessel oder Dampfspeicher eingesetzt und hat sich insoweit bewährt. Dabei liefern die vollständig getauchten Referenzelektroden ein Vergleichssignal oder Eichsignal, mit dem die von den Meßelektroden gelieferten Werte korrigiert werden können. Das erfolgt mit Hilfe eines Steuergerätes, insbesondere eines Mikroprozessors, der die eingehenden Meß- und Referenzsignale vergleicht, die Meßsignale korrigiert und die korrigierten Signale weiterleitet. - Bei der Füllstandsmessung von schüttfähigen, körnigen Gütern ergeben sich Probleme dadurch, daß derartige Güter keine nennenswerte elektrische Leitfähigkeit und keine nennenswerten magnetischen Eigenschaften besitzen.
Eine Füllstandsmessung kann deswegen nur auf kapazi- tiver Basis erfolgen, da derartige Güter dielektrische Eigenschaften besitzen. Arbeitet man aber kapazitiv, dann ergeben sich trotz getauchter Referenzelektroden schwankende Meßwerte. Das gilt insbesondere dann, wenn der Füllstand in auch während der Füllung gemessen werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Füllstand schüttfähiger Güter in einem Behälter zuverlässig zu messen.
Diese Aufgabe wird mit einem Füllstandsmesser der eingangs beschriebenen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Elektrodenpaar oberhalb und vollständig außerhalb des schüttfähigen Gutes und wenigstens ein weiteres Elektrodenpaar zwischen dem oberen und dem unteren Elektrodenpaar angeordnet sind.
Das außerhalb und oberhalb des schüttfähigen Gutes angeordnete Elektrqdenpaar bildet ein weiteres Referenzelektrodenpaar, das zusammen mit dem vollständig in das schüttfähige Gut getauchte Elektrodenpaar verhältnismäßig stabile Bezugswerte liefert, die die Grundlage für die Auswertung des oder der Meßsignale von dem oder den teilweise getauchten Elektrodenpaaren liefert. Die Messung erfolgt kapazitiv, wobei die paarweisen Elektroden einen Kondensator, das Füllgut des Behälters und/oder der freie Luftraum im Behälter das Dielektrikum bilden.
Es versteht sich, daß die Elektrodenpaare isoliert angeordnet sind. Dazu können sie isoliert an der Behälterwandung angebracht sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden stabförmig ausgebildet sind. Hier besteht die Möglichkeit, die Stäbe zur Bildung verschiedener Elektroden der Länge nach in mehrere Abschnitte zu unterteilen, wobei wenigstens der oberste und der unterste Abschnitt jedes Elektrodenpaares das obere bzw. untere Referenzelektrodenpaar bildet. Die Meßgenaugikeit hängt vom Teilungsabstand ab. Der zugehörige Mikroprozessor wird so programmiert, daß der Füllstand aus dem plötzlichen Abfall der Meßwerte von einem zum anderen der Abschnitte ermittelt wird. Bei hinreichend feiner Teilung kann der Füllstand auch kontinuierlich dadurch ermittelt werden, daß bei nur teilweiser Bedeckung eines Abschnittes ein Zwischenwert zwischen der völligen Bedeckung des darunterliegenden Abschnittes und der fehlenden Bedeckung bei dem darüberliegenden Abschnitt gemessen und ausgewertet wird.
Die Elektrodenpaare können im wesentlichen vertikal, aber auch im wesentlichen horizontal sowie unter einem Winkel zueinander angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenpaare mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, d.h. über den Querschnitt des Behälters verteilt sind. Dann kann nämlich der zugeordnete Mikroprozessor bei Vorgabe einer mathematischen Formel für die abgeböschte Oberfläche des Füllgutes je nach der Zahl der vorhandenen Elektrodenpaare eine.beliebig genaue Berechnung des vom Füllgut eingenommenen Raumes vornehmen.
Zum Aufbau des erforderlichen elektrischen Feldes dient eine Hilfselektrode, die nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung von der Behälterwandung gebildet ist.
Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Behälter für schüttfähigen Füllgut mit einem zugeordneten Füllstandsmesser.
Der in der Figur dargestellte Behälter 1 dient zur Aufnahme einesSchütXgutes, das über einen Einfülltrichter 2 dem Behälter aufgegeben wird und durch eine Abzugseinrichtung 3 aus dem Behälter entnommen werden kann. Einfülltrichter 2 und Abzugseinrichtung 3 können an sich bekannte Absperrorgane aufweisen. Das dem Behälter 1 aufgegebene Schüttgut 4 bildet einen Böschungswinkel 5.
Zur Messung des Füllstandes im Behälter 1 dienen zwei stabförmige Elektrodenpaare 6,7, die an einen Mikroprozessor 8 angeschlossen sind, der die von den Elektrodenpaaren 6,7 aufgenommenen und verarbeiteten Meßwerte an eine Steuereinrichtung 9 oder an ein Anzeigegerät weitergibt.
Die Füllstandsmessung erfolgt kapazitiv zwischen den beiden Elektroden lo,11 jedes Elektrodenpaares 6 bzw. 7. Das Dielektrikum wird vom Schüttgut 4 oder von der darüber befindlichen Luft gebildet.
Zum Aufbau des elektrischen Feldes ist die Wandung des Behälters 1 als Hilfselektrode geschaltet und es sind die Elektrodenpaare 6,7 gegenüber der Wandung des Behälters 1 elektrisch isoliert.
Wie man der Figur entnimmt, sind beide Elektrodenpaare 6,7 in mehrere Abschnitte 12 bis 17 unterteilt, wobei jeder Abschnitt ein gesondertes Elektrodenpaar bildet, das unabhängig von den anderen an den Mikroprozessor 8 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 8 ist so programmiert, daß er die Meßwerte der einzelnen Abschnitte 12 bis 17 nacheinander abfragt und sie dann verarbeitet. Der jeweils oberste Abschnitt 12 soll sich ständig oberhalb der Böschung 5 befinden, während der jeweils unterste Abschnitt 17 ständig in das Füllgut 4 getaucht sein soll. Dadurch bilden der oberste Abschnitt 12 und der unterste Abschnitt 17 jeweils eino Referenzelektrodenpaar, das Meßsignale als Bezugsgröße für die Auswertung der Meßsignale der übrigen Abschnitte 13 bis 16 liefert.
Der Mikroprozessor 8 kann auf unterschiedliche Weise programmiert werden. Mit einem bestimmten Programm kann z.B. der Füllstand aus dem plötzlichen Abfall der Meßwerte von einem zum anderen der Abschnitte ermittelt werden. Mit einem anderen Programm kann die Messung des Füllstandes kontinuierlich dadurch erfolgen, daß bei nur teilweiser Bedeckung eines Abschnittes ein Zwischenwert zwischen der völligen Bedeckung des darunterliegenden Abschnittes und fehlende Bedeckung bei darüberliegendem Abschnitt gemessen wird. Aus diesen Werten errechnet der MikroprOzessor die prozentuale Bedeckung des mittleren Abschnittes und somit die tatsächliche Füllhöhe.
Die in der Figur dargestellte Anordnung mit zwei im Abstand voneinander und über den Querschnitt des Behälters 1 verteilten Elektrodenpaaren 6 bzw. 7 ermöglicht aber auch eine verhältnismäßig genaue Berechnung des vom Füllgut eingenommenen Raumes unter Berücksichtigung der Böschung 5, wenn der Mikroprozessor mit entsprechenden mathematischen Formeln und Angaben über den Böschung winkel programmiert wird.
Es versteht sich, daß die Füllstandsmessung um so genauer wird, je enger die Teilung der Abschnitte 12 bis 17 ist und/oder je mehr Elektrodenpaare 6 bzw. 7 über den Querschnitt des Behälters 1 verteilt angeordnet werden.

Claims

Ansprüche: 1.)Füllstandsmesser für schüttfähige Güter in einem v einem Behälter mit wenigstens drei Paar Elektroden, von denen ein Paar als Referenzelektrodenpaar vollständig im schüttfähigen Gut getaucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenpaar (6,12; 7,12) außerhalb des schüttfähigen Gutes (4) und wenigstens ein weiteres Elektrodenpaar (6,13-16; 7,13-16) zwischen dem oberen und dem unteren Elektrodenpaar angeordnet sind.
2. Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (6,7) isoliert an der Behälterwandung (1) angebracht sind.
3. Füllstandsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (6,7) stabförmig ausgebildet sind.
4. Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe zur Bildung verschiedener Elektroden in mehrere Abschnitte (12-17) unterteilt sind.
5. Füllstandsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (6,7) im wesentlichen vertikal angeordnet sind.
6. Füllstandsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (6,7) im wesentlichen horizontal angeordnet sind.
7. Füllstandsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (6,7) unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.
8. Füllstandsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenpaare (6,7) mit Abstand nebeneinander angeordnet sind.
9. Füllstandsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Hilfselektrode zum Aufbau eines Feldes.
10. Füllstandsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode von der Behälterwandung (1) gebildet ist.