DE3045448C2

DE3045448C2 - Elektromechanisches Füllstandmeßgerät

Info

Publication number: DE3045448C2
Application number: DE19803045448
Authority: DE
Inventors: Bernhard Ing.(grad.) 4791 Borchen Hüster
Original assignee: Deutsche Geraetebau 4796 Salzkotten De GmbH
Current assignee: Deutsche Geraetebau 4796 Salzkotten De GmbH
Priority date: 1980-12-02
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3045448A1

Description

3 4

Dehnungserscheinungen des Kabels und durch Feuch- tung über das Flachbandkabel 3 entsprechend der Ab-

tigkeitseinflüsse bedingte Längenänderung«!. Senkung des Flüssigkeitsspiegels nachgesteuert. Die

Durch die Ausbildung des Schwimmers aus Metall nachgeführten Wegstrecken der Schaltvorrichtung wer-

oder mit Metallüberzug bildet der Schwimmer für die den durch die weiteren Schritte des Schrittmotors den

auf Abstand von ihm angeordneten Schaltmittel einen 5 bereits ausgeführten Schritten zuaddiert, so daß fortlau-

Gegenkontakt Innerhalb des Führungskäfigs hat der fend die Schaltschritte des Schrittmotors als Meßgröße

mit den kontaktlosen Schaltmitteln zusammenwirkende zur Verfügung stehen.

Schwimmer einen begrenzten vertikalen Bewegungs- Bei aufsteigendem Flüssigkeitsspiegel und damit bei Spielraum, so daß zu Anfang einer Füllstandsmessung einem Aufsteigen des Schwimmers 8 spricht das Schalt-

die gesamte das Tastgewicht und den Schwimmer mit io element 7 an, beispielsweise in dem in Fig. 1 einge-

Führungskäfig aufweisende Schaltvorrichtung in dem zeichneten höher liegenden Schaltpunkt X. Hierdurch Behälter oder Tank abgesenkt werden kann, bis der wird der Schrittmotor 1 in der umgekehrten Drehrich- Schwimmer auf der Flüssigkeitsoberfläche auftrifft. tung eingeschaltet und über das Flachbandkabel die

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltvorrichtung in vertikaler Richtung nach oben bemit dem Schwimmer zusammenwirkenden Schaltmittel 15 wegt Diese Bewegung wird nach oben durch Annäheais induktive, kapazitive oder auf statische Aufladungen rung an das Schaltmittel 15 in seiner Wegstrecke beansprechende Meßwertumformer ausgebildet grenzt Das Schaltmittel 15 ist in seiner Höhenanord-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das auf- nung verstellbar und bildet mit seinem Schaltpunkt eine

zuwickelnde Ende des Flachbandkabels von einer durch Ausgangsbasis für die mögliche Gesamtwegstrecke und

Spiralfedern in Aufwickelrichtung vorgespannten Spei- 20 den Meßbereich des Füllstandmeßseräts bei maxima-

cherrolie aufgenommen. Die Vorspannung durch die lern Füllstand.

Spiralfedern ist lediglich so groß, daß das Meßband zwi- Das formschlüssig gesteuerte Flachbandkabel 3 entschen Meßrolle und Speicherrolle gespannt bleibt hält so viele elektrische Leitungen, wie sie für die Schal-Weitere Einzelheiten zur Ausgestaltung der Erfin- tung der kontaktlosen und kraftlos schaltenden Schaltdung ergeben sich aus den Unteransprüchen. - 25 mittel 6 und 7 oder aber auch zur Ableitung elektrostati-

Zwei in der Beschreibung näher erläuterte Ausfüh- scher Aufladungen oder anderer Schaltvorgänge erfor-

rungsbeispiele des Füllstandmeßgeräts nach der Erfin- derlich sind,
dung sind in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigt Die kontaktlosen Schaltmittel können an sich be-

F i g. 1 in einer perspektivischen Schnittzeichnung die kannte induktive, kapazitive oder cuf elektrostatische Gesamtanordnung des Füllstandmeßgeräts und 30 Aufladungen ansprechende Meßwertumformer sein, die F i g. 2 in einer perspektivischen Schnittzeichnung ei- mit dem aus Metall bestehenden oder mit Metall über-

ne Ausführungsvariante der Speicherrolle mit an dem zogenen Schwimmer zusammenwirken. Die Ansprech-

Meßband angreifenden Spiralfedern. empfindlichkeit derartiger Meßwertumformer ist ab-

In einem mit einem in der Zeichnung nicht dargestell- standsabhängig von der Oberfläche des Schwimmers, ten Flüssigkeitsbehälter verbundenen Rohrstutzen wird 35 Ein bestimmter Abstand zwischen derartigen Meßwertvon einer durch einen Schrittmotor 1 angetriebenen umformern und Schwimmer bedeutet das Auslösen ei-Meßrolle 2 formschlüssig ein als Meßband ausgeführtes nes Impulses zum Weiterschalten des Schrittmotors, Flachbandkabel 3 auf- oder abwärts gesteuert An dem wobei sich derartige Regelimpulse dadurch gewinnen unteren, in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Ende lassen, daß sie einer Schwellwertstufe zugeführt werdes Flachbandkabel 3 ist eine Schaltvorrichtung 4 an- 40 den, deren Ausgangsgrößen den Schrittmotor steuern,
geordnet, die im einzelnen aus einem Gewichtstück 5 Wie F i g'. 2 zeigt, kann die das Flachbandkabel unter mit darin in unterschiedlicher Höhe angeordneten kon- Federspannung aufwickelnde und speichernde Kabeltaktlosen Schaltmitteln 6 und 7 sowie einem Schwimmer trommel so viele Spiralfedern aufweisen, wie elektrische 8 besteht, der in seiner Bewegung durch einen Füh- Leitungen für den Anschluß der Schaltmittel erforderrungskäfig 9 begrenzt ist Bei der Auf- oder Abwärtsbe- 45 Hch sind. Die Spiralfedern sind elektrisch voneinander wegung des Flachbandkabels wird das Kabel auf einer isoliert angeordnet und einzeln mit ihren äußeren Enden Speicherrolle 10 auf- oder abgewickelt, die in der Auf- mit den jeweiligen elektrischen Leitungen des Flachwickelrichtung durch Spiralfedern 11 bis 14 vorge- bandkabels verbunden. Die anderen Enden der Spiralfespannt ist Für die obere Wegbegrenzung der Schaltvor- dem sind mit elektrischen Leitungen verbunden, die richtung 4 ist ein kon tan* loses Schaltmittel 15 vorgese- 50 durch eine feststehende Hohlachse nach außen geführt hen. sind.

Das Fül'standmeßgerät arbeitet wie folgt Die ,Steuerungen aller Schaltungs-, Bewegungs- und

Beim Meßvorgang wird die Schaltvorrichtung in ver- Meßvorgänge können mit Mikroprozessoren ausgetikaler Richtung schrittweise herabgelassen. Beim Auf- fuhrt werden. Von einem solchen Mikroprozessor kensetzen und Freischwimmen des Schwimmers 8 wird die 55 nen die in einem programmierbaren Festrpeicher Bau-Schaltvorrichtung so weit in Abwärtsrichtung nachge- stein tabellarisch eingespeicherten Volumeneinheiten führt, bis durch Annäherung des Schwimmers 8 an das den digital ermittelten Mengeneinheiten zugeordnet Schaltmittel 6 ein Impuls ausgelöst wird. Hierdurch wird und zur Anzeige gebracht werden.

der Schrittmotor ausgeschaltet Die vom oberen Start-

punkt bis zum Auftreffen der Schaltvorrichtung durch- 60 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

fahrene Wegstrecke entspricht somit einer vom Schritt- ^—

motor 1 ausgeführten Schrittzahl, die gleichzeitig eine
Meßgröße für die Wegstrecke und damit für den Füllstand bildet

Da sich der Schwimmer 8 in dem Führungskäfig 9 frei 65
nach unten bewegen kann, wird bei jeder Absenkung
des Flüssigkeitsspiegelt iler Schrittmotor 1 erneut um
einen Schritt eingeschaltet und somit die Schaltvorrich-

Claims

1 " 2 mitteln formschlüssig geführt und dadurch in seiner BePatentansprüche: wegung gehemmt Weiterhin werden die Kraftlinien des magnetischen Feldes durch eine diese abdeckende Fah-

1. Elektromechanisches Füllstandmeßgerät mit ei- ne geschnitten. Die hierfür erforderliche Kraft beeinner den Flüssigkeitsspiegel über berührungslos ar- 5 flußt den Schwimmer in seiner Bewegung.

behende Schaltmittel abtastenden Schaltvorrich- Bei einem Nachlaufmotor für Flüssigkeitshöhen-

tung, die mit einem Führungskäfig fest verbunden ist Standmesser nach der DE-PS 9 37 017 sind die den

und über ein auf einer Speicherrolle aufrollbares Nachlaufmotor schaltenden Kontakte innerhalb des

Flachbandkabel durch einen in seinem Drehsinn um- Schwimmers angeordnet, so daß mit Hystertie-Effek-

steuerbaren Elektromotor an einen in seiner Bewe- io ten zu rechnen ist Zwar sind die elektrischen Schaltkon-

gung durch den Führungskäfig begrenzten Schwim- takte in Hohlräumen untergebracht, was aber nicht aus-

mer heranführbar ist und die den Elektromotor der- schließt, daß sie in explosionsgefährdeten Räumen nicht

art steuert, daß seine Verdrehungen ein Maß für den verwendet werden dürfen.

momentanen Füllstand bzw. für Füllstandsänderun- Bei einem Füllstaiidmeßgerät nach der DE-PS gen sind, dadurch gekennzeichnet, daß is 24 37 427 wird die Entlastung des Meßbandes beim Aufder Elektromotor als Schrittmotor (1) ausgeführt ist treffen eines Tastgewichtes auf der Oberfläche des Füll- und mit einer Meßrolle (2) in Antriebsverbindung gutes dazu benutzt, dem auf einer Welle aufgehängten steht, mit der das Flachbandkabel (3) zwischen der Elektromotor die Waage zu halten. Bei Füllstindsände-Speicherrolle (10) τ nd dem Führungskäfig 4ß) in rangen wird dieser Gleichgewichtszustand gestört und formschlüssigem Eingriff steht, und daß der aus Me- 20 der Motor schaltet durch Verschwenken um die Welle tall bestellende oder mit Metall überzogene einen Schalter ein, der das Meßband mit der daran aufSchwimmer (8) auf der Oberfläche des Flüssigkeits- gehängten Schaltvorrichtung nachführt, bis der Motor spiegeis frei schwimmend in dem Führungskäfig ge- wieder seine Gleichgewichtslage eingenommen hat
führt ist und die Schaltmittel (6, 7) an dem von der Nachteilig ist hierbei, daß zu dem verwendeten Meß-Meßrolle (2) herabhängenden Ende des Flachband- 25 band ein synchron angetriebenes Informationsträgerkabels (3) paarweise für Rechts- und Links-Lauf des band erforderlich ist, auf dem die dem Füllstand entElektromotors (1) angeordnet sind. sprechenden Meßverte abgetastet werden. Längenän-

2. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch derungen des Meßbandes oder ein unterschiedliches gekennzeichnet daß das Flachbandkabel (3) von der Aufwickeln des Meßbandes auf der Meßbandtrommel Meßrolle (2) mit einem Umschlingungswinkel von 30 können trotz synchroner Antriebsverbindung zwischen mindestens 30° geführt wird. Meßband und Informationsträgerband zu Abweichun-

3. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gen in der gemessenen Füllstandshöhe führen,
gekennzeichnet, daß iür die</bere Wegbegrenzung Auch der bei der Schwenkbewegung des Motors beder Schaltvorrichtung \4) ein bei maximalem Füll- tätigte Schalter setzt die Bauart eines Kontaktschalters stand ansprechendes kontakt!»,ses Schaltmittel (15) 35 voraus, der den Einbau des bekannten Füllstandmeßgevorgesehen ist räts in explosionsgefährdeten Räumen nicht zuläßt

4. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elekgekennzeichnet, daß die mit dem Schwimmer (8) zu- tromechanisches Füllstandmeßgerät der eingangs gesammenwirkenden kontaktlosen und kraftlos schal- nannten Art zu schaffen, mit dernier momentane Fülltenden Schaltmittel (6, 7) als induktive, kapazitive 40 stand als auch Füllstandsänderungen mit Hilfe kontakt- oder auf statische Aufladungen ansprechende Meß- loser und kraftlos schaltender Schaltmittel zur Anzeige wertumformer ausgebildet sind. gebracht werden können.

5. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im gekennzeichnet daß das aufzuwickelnde Ende des kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Flachbandkabels (3) von einer durch Spiralfedern 45 Merkmalen gelöst

(11,12, 13,14) in Aufwickelrichtung vorgespannten Durch die Ausführung des Elektromotors als Schritt-Speicherrolle (10) aufgenommen ist motor, der das Meßband den Füllstandsänderungen intermittierend nachführt, werden weganaloge Schaltim-

pulse gewonnen, die in bezug auf einen einmal festge-

so stellten Ausgangsfüllstand ein unverfälschtes Maß für den momentanen Füllstand und für Füllstandsänderun-

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechani- gen sind. Die Ausführung als umsteuerbarer Schrittmosches Füllstandmeßgerät mit einer den Fliissigkeitsspie- tor ergibt den weiteren Vorteil, daß die ihm zugeführten gel über berührungslos arbeitende Schaltmittel abta- elektrischen Impulse in Drehbewegungen mit bestimmstenden Schaltvorrichtung, die mit einem Führungskäfig 55 ten Winkelschritten umgeformt werden. Da diese Imfest verbunden ist und über ein auf einer Speicherrolle pulse gleichzeitig Zählimpulse darstellen, ergeben sich aufrollbares Flachbandkabel durch einen in seinem erhebliche Vorteile durch eine einfache Kabelführung. Drehsinn umsteuerbaren Elektromotor an einen in sei- Die Verwendung von kontaktlosen Schaltmitteln erner Bewegung durch den Führungskäfig begrenzten laubt den Einbau des Füllstandmeßgeräts in explosions-Schwimmer heranführbar ist und die den Elektromotor 60 gefährdeten Räumen oder in Verbindung mit Behältern derart steuert, daß seine Verdrehungen ein Maß fur den und Tanks für brennbare Flüssigkeiten,
momentanen Füllstand bzw. für Füllstandsänderungen Zu einer hohen Meßgenauigkeit trägt bei, wenn der sind. Schrittmotor mit einer Meßrolle in Antriebsverbindung Ein derartiges Füllstandmeßgerät ist aus der DE-PS steht, mit der das Flachbandkabel zwischen der Spei-60 721 bekannt Als Schaltmitte! dient hierbei eine mit 65 cherrolle und dem Führungskäfig in formschlüssigem einem Magneten zusammenwirkende Quecksilber- Eingriff steht. Der formschlüssige Eingriff des Flachschaltröhre. Der Schwimmer ist dabei an den im wesent- bandkabels mit der Meßrolle, die ihrerseits mit dem liehen aus Hebel und Blattfedern bestehenden Schalt- Schrittmotor verbunden ist. vermeidet Aufwickelfehler.