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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Füllstandes
eines schüttfähigen oder flüssigen Gutes in einem Behälter, in dem in unterschiedlichen
Niveauhöhen durch den statischen Druck des eingefüllten Gutes zusammendrückbare
Kontaktelemente angeordnet sind, welche ihre Zusammendrückung über elektrische Leitungen
einem Signalgeber anzeigen.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art nach der DE-OS 19 32 049
bestehen die Kontaktelemente aus einem durchlaufend verbundenen Chrom-Nickel-Draht
mit hohem Widerstand und einer Kupfer- oder Aluminium-Leiterplatte mit einem kleinen
Widerstand, die innerhalb eines schlauchförmigen, kompressiblen Körpers angeordnet
sind.
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Die vorbeschriebenen Kontaktelemente sind über elektrische Leitungen
mit einem Signalgeber in Form eines Spannungsmeßgerätes verbunden, welches einen
höheren oder niedrigeren Spannungsabfall anzeigt, je nachdem, ob die Kontaktelemente
über die Höhe des Behälters wenig oder mehr aufeinandergepreßt werden und dadurch
den elektrischen Widerstand des Leitungssystems ändern. Diese Vorrichtung ist mit
dem Nachteil behaftet, daß beispielsweise bei
rascher Schüttung
in dem schlauchförmigen Körper Lufteinschlüsse verbleiben, die ein Zusammenpressen
der äußerst dünnen und damit empfindlichen Kontaktelemente verhindern oder gar zu
einer Zerstörung des Schlauchkörpers unter dem statischen Druck führen können. Bei
stark hygroskopischen Gütern, wie beispielsweise bei Zement, Zucker oder dgl., kann
der Fall auftreten, daß bei der Entleerung das Schüttgut an der Außenseite des schlauchförmigen
Körpers verklumpt und somit die Kontaktelemente aufeinanderpreßt, obgleich in der
betreffenden Niveauhöhe keine Füllung des Schüttgutes mehr vorhanden ist. Die dadurch
sich ergebenden Fehlanzeigen lassen keinen sicheren Schluß auf die tatsächliche
Höhe des Füllstandes in dem Behälter zu.
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Durch die DE-AS 19 32 175 ist eine Vorrichtung gleicher Gattung bekannt,
die im wesentlichen aus einem flexiblen Meßfühler besteht, der an seinem unteren
Ende durch ein Gewicht in senkrechter Lage gehalten werden muß. Der Meßfühler weist
einen komplizierten mehrschichtigen Aufbau und in seinem Innenraum zwei aufeinanderpreßbare
Kontakte auf, die einerseits aus einem Trägerstreifen mit geringem elektrischen
Widerstand und andererseits aus einem dünnen Leiterband mit hohem elektrischen Widerstand
bestehen. Je nach der zusammengepreßten Länge des Meßfühlers werden von einem Signalgeber
in Form eines Spannungsmeßgerätes unterschiedliche elektrische Spannungen und damit
unterschiedliche Füllhöhen
angezeigt. Auch dieses Gerät ist mit
dem Nachteil behaftet, daß bei zu Verklumpungen neigenden Schüttgütern bei der Entleerung
des Behälters der Meßfühler von einer verklumpten Schüttgutmenge zusammengepreßt
gehalten werden kann und dadurch ein gar nicht vorhandener Füllstand angezeigt wird.
Ganz Entsprechendes gilt auch beim Abknicken dieses Meßfühlers beim Füllen und Entleeren,
da durch derartige tonnenschwere Lasten hervorgerufene Deformationen nicht in jedem
Fall von dem offenbarten Ausgleichsgewicht kompensiert werden können, welches dann
gleichfalls in entsprechender Größe bemessen werden muß.
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Nach der DE-AS 23 65 165 ist eine Vorrichtung zur kapazitiven Erfassung
des Pegels einer Flüssigkeit und eines Schüttgutes in einem Behälter bekannt, bei
welcher ein an eine Sonde an der Meßstelle gekoppelter Kondensator der Meßkondensator
eines Schwingkreises ist, der bei Vorliegen bzw. Nichtvorliegen des Pegels an der
Meßstelle das Signal am Ausgang des Schwingkreises verändert. Dabei ist im kapazitiven
Wirkbereich mindestens einer der beiden Elektroden des Meßkondensators eine dritte
Elektrode angeordnet, die ihrerseits elektrisch mit der Sonde im Innenraum des Behälters
verbunden ist. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Sonde im Innenraum
des Behälters über Verklumpungen von hygroskopischen Gütern zu der Behälterwand
eine elektrische Brücke bilden kann, die zu Fehlanzeigen führt.
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Diesen Nachteil hatte bereits der Erfinder des
Gegenstandes
der DE-AS 12 43 892 erkannt und deshalb vorgeschlagen, daß die Meßsonde durch einen
Gasstrom von Rückständen freigeblasen werden soll.
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Dieses komplizierte Verfahren, das allenfalls bei Rückständen von
Zellstoffbrei Verwendung finden dürfte, ist bei stark anbackenden Gütern, wie beispielsweise
bei Zement und Zucker, mit Sicherheit nicht brauchbar und müßte in einem solchen
Fall durch ein Sandstrahlgebläse ersetzt werden und wäre dann nicht mehr verwendbar.
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Aus dem DE-GM 79 23 176 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des
Füllstandes für staub- bzw. pulverförmige oder grobkörnige Medien bekannt, die aus
einem von einem Motor angetriebenen Drehflügel und einem entgegen der Kraft einer
Feder verschwenkbar gelagerten Motorgehäuse besteht, das mittelbar oder unmittelbar
einen den Motor stromkreis unterbrechenden Schalter betätigt. Dabei ist der Schalthebel
des Schalters so angeordnet und gebogen, daß er in einer verhältnismäßig steilen
Kurve auf dem Betätigungselement, z.B. dem Motorgehäuse, auf läuft. Auch diese Vorrichtung
ist bei hygroskopischen, zu Verklumpungen neigenden Gütern deshalb nicht geeignet,
weil Verklumpungen die Drehfähigkeit des Motors ebenso wie eine sichere Anzeige
der Füllstandshöhe verhindern können. Gleiches gilt auch bei der Entnahme von schüttfähigen
Gütern, wenn die Querschnittsform des Schüttgutes eine konkave Hohlform, beispielsweise
eine Parabel, annimmt.
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Ferner sind Vorrichtungen zur Messung des
Füllstandes
bekannt, die gemäß der DE-AS 12 08 090 nach dem Radarprinzip oder gemäß der DE-AS
15 48 959 mittels radioaktiver Strahlungsquellen im oberen und unteren Bereich des
Behälters arbeiten. Diese Vorrichtungen sind nicht nur äußerst kostspielig und kompliziert
und damit störanfällig, sondern neigen bei ungleichmäßigem Schüttgutpegel, z.B.
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bei konkaven Hohlformen des Schüttgutes bei zentraler Entnahme, zu
Fehlmessungen.
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Insgesamt darf festgestellt werden, daß unter den hunderten von bekannten
Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik keine vorhanden ist, die eine exakte Überwachung
des Füllstandes eines schüttfähigen Gutes sicher zuläßt. Denn ein schüttfähiges
Gut, insbesondere, wenn es hygroskopisch ist und zu Verklumpungen neigt, nimmt im
Gegensatz zu einem flüssigen Gut keinen gleichmäßigen Füllstandspegel ein, sondern
kann je nach Füll- und Entnahmeverfahren sowie je nach Rieselfähigkeit und spezifischem
Gewicht unterschiedliche Oberflächenformen annehmen, die von konvexen Kegeln bis
zu konkaven Ausnehmungen reichen können. Zur Messung eines derartigen Pegels sind
preiswerte Vorrichtungen äußerst unzuverlässig und einigermaßen zuverlässige Vorrichtungen
äußerst kostspielig und störanfällig.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei preiswerter
Herstellung und Installation in einem Behälter auch bei schüttfähigen, hygroskopischen
und zu
Verklumpungen neigenden Gütern eine zuverlässige Aussage
über die Höhe des Mindestfüllstandes innerhalb des Behälters gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff
errwndungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktelemente je aus einem elektrischen
Schalter und einem ihn betätigenden, starren, durch einen Anschlag begrenzten, entgegen
der Wirkung einer Feder sowie unter dem statischen Druck des Gutes beweglichen Schaltkörper
bestehen, der gemeinsam mit dem Schalter in einer geschlossenen, druckfesten Säule
in einer als Fenster ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist, die in Richtung der
Gutseite von einer den Schaltkörper beaufschlagenden elastischen Membran luft- und
flüssigkeitsdicht verschlossen ist, wobei letztere von einem gleichfalls in dem
Fenster angeordneten Vibrator in Schwingungen versetzbar ist. Durch diese Anordnung
wird eine Vorrichtung geschaffen, deren bewegliche Teile vor Zerstörungen gesichert
in einer geschlossenen, druckfesten Säule angeordnet sind. Diese Säule wird lediglich
durch vorteilhaft in äquidistanten Abständen angeordneten Fenstern durchbrochen,
die wiederum jeweils durch eine elastische Membran verschlossen sind. Da diese Membran
unter der Wirkung eines Vibrators text, der vorteilhaft vor der Ablesung des Füllstandes
für ein bestimmtes Zeitintervall in Betrieb gesetzt wird, kann eventuell anhaftendes,
verklumptes Gut abgeklopft werden. Hierbei werden sämtliche Membranen zu gleicher
Zeit in Schwingungen versetzt. Dadurch
können auch beispielsweise
konkave Schüttkegel im Bereich der druckfesten Säule zum Einbruch veranlaßt werden,
wonach eine sichere Aussage über die Mindesthöhe des jeweiligen Füllstandes gewährleistet
ist. Das gilt insbesondere dann, wenn die Feder in Abhängigkeit von den physikalischen
Eigenschaften des Gutes, z.B. von dessen spezifischem Gewicht, dessen Schütt- und
Rieselfähigkeit, derart ausgelegt und mit entsprechender Vor spannung eingestellt
ist, daß der erforderliche statische Mindestdruck zur Auslösung des Schalters erst
dann erreicht ist, wenn in der Niveauebene der den Schaltkörper betätigenden Membran
eine vollständige Füllung vorhanden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung bestehen hinsichtlich der Ausführung
der auf den Schaltkörper einwirkenden Feder drei Alternativen.
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Nach einer ersten Alternative kann der elektrische Schalter aus einem
Mikroschalter bestehen, dessen Feder zugleich die auf den Schaltkörper einwirkende
Feder ist. Diese Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn die physikalischen Eigenschaften
des Schüttgutes oder die eines flüssigen Gutes eine Feder mit nur geringer Rückstellkraft
erfordern.
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Bei Gütern hingegen, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften
eine stärkere Rückstellkraft des Schaltkörpers erfordern, besteht die Feder aus
mindestens einer zylindrischen Schraubenfeder, die sich mit einem Ende gegen den
Schaltkörper und mit ihrem anderen Ende gegen eine Innenwand der Säule
abstützt.
Eine solche Feder weist außerdem den Vorzug auf, daß ihr eine exakt einjustierbare
Vorspannung auferlegt werden kann.
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Nach einer dritten Allsführungsform wird die Feder von der elastischen
Membran selbst gebildet, mit welcher in diesem Fall der Schaltkörper verbunden ist0
Dabei kann die elastische Membran sowohl aus einem korrosionsfesten Metall als auch
aus einem entropieelastischen Werkstoff, z.B. einem Polymerisat, hergestellt sein.
In jedem Fall erweist es sich von besonderem Vorteil, wenn die elastische Membran
an ihrer Gutseite mit einer glatten Oberfläche geringer Adhäsion und/oder antielektrostatischen
Eigenschaften versehen ist. Dadurch wird ein Anhaften und damit auch ein Verklumpen
von schüttfähigen Gütern an dieser Meßstelle verringer und deren Lösen durch den
Vibrator beschleunigt.
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Der Schaltkörper besteht vorteilhaft aus einer Platte oder aus einer
Wippe in Form eines Hebels, der um eine ortsfeste, im Innenraum des Fensters angeordnete
Achse schwenkbar ist.
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Zur Gewährleistung einer sicheren Schaltung ist der durch den Anschlag
begrenzte Schaltweg des Schaltkörpers mindestens so groß wie der Hub des Schalters
zu seiner Betätigung. Zugleich wird durch diese Ausbildung eine Beschädigung oder
gar Zerstörung des Schalters ausgeschlossen. Das gilt insbesondere dann, wenn der
Anschlag aus einem abgekröpften Arm des Schaltkörpers besteht, der an eine
Wand
der druckfesten Säule in Anlage gelangt.
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Zur Vermeidung von Beschädigungen oder gar Zerstörungen der Membran
dient vorteilhaft die Fläche des Schaltkörpers zugleich als Stütz- und Gegendruckfläche
der Membran. Zu diesem Zweck deckt die Fläche des Schaltkörpers die Fläche des Fensters
etwa vollständig ab und wird an allen Seiten von der Membran überlappt. Durch eine
Öffnung des Schaltkörpers hindurch kann ein Schwingelement, z.B. ein Schwingstößel,
ein Schwingstift oder ein Schwingblatt, des elektrisch betätigbaren Vibrators unmittelbar
auf die elastische Membran einwirken.
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Die die Schaltkörper, die Schalter, die Membranen, die Vibratoren
und die gesamten, elektrischen Leitungen aufnehmende, druckfeste Säule ist entweder
aus einem Strangpreßprofil hergestellt oder besteht aus einem sich der Innenwand
des Behälters anschmiegenden Hohlprofil. Dieses Hohlprofil kann beispielsweise aus
zwei kaltverformten sowie miteinanderverschweißten Metallblechen hoher Druckfestigkeit
oder aus sonstigem rohrförmigen Stangenmaterial hergestellt sein.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die elektrischen
Schalter innerhalb der druckfesten Säule parallel in einem Niederspannungskreis
der Sekundärspule eines Transformators angeordnet, dessen Primärspule von einem
herkömmlichen Stromnetz mit einer Spannung von 220 V gespeist wird.
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Bezüglich der Ausbildung der elektrischen Schalter sind erfindungsgemäß
zwei Ausführungs-
alternativen möglich.
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Nach einer ersten Ausführungsalternative sind die Schalter als Unterbrechungsschalter
ausgebildet, denen in der vom statischen Druck des Gutes ausgelösten Einschaltstellung
ein optischer Signalgeber in Form einer Lampe zugeordnet ist. Dabei kann der elektrische
Schalter beispielsweise derart in den Niederspannungskreis angeordnet werden, daß
der Schalter unter dem statischen Druck des Gutes über die Membran und den Schaltkörper
in eine den Niederspannungskreis schließende Stellung gedrückt wird und somit die
Lampe aufleuchtet; hingegen bei Nachlassen des statischen Druckes unter der Wirkung
der Feder in seine Unterbrechungsstellung rückt, der Niederspannungskreis unterbrochen
wird und somit die Lampe erlischt.
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Nach einer zweiten Alternative ist der elektrische Schalter als Pendelschalter
ausgebildet, dem in beiden Schaltstellungen zwei optische Signale unterschiedlicher
Farbe, z.B. je eine rote und grüne Lampe, zugeordnet sind.
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Dem in dem Behälter am höchsten gelegenen Schalter ist außer dem
optischen Signal zugleich ein akustisches Signal in Form eines Hornes zugeordnet,
bei dessen Einschaltung zugleich die Füllvorrichtung des Behälters ausschaltbar
ist. Dem Horn ist zur Vermeidung eines Dauertons ein Zeitschaltrelais vorgeschaltet.
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Parallel zu dem Niederspannungskreis für die Schalter ist an die
Sekundärspule des Transformators
ein zweiter Leiterkreis für die
Vibratoren angeschlossen, deren jeweilige Induktionsspule über einen separaten Auslöseschalter,
einen Unterbrecher und ein Zeitschaltrelais einen Stromfluß erhält.
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Dadurch können von einer Bedienungsperson zur Feststellung des jeweiligen
Füllstandes für ein bestimmtes Zeitintervall die Vibratoren eingeschaltet und zugleich
über die optischen Signale der Füllstand beobachtet werden. Wenn aufgrund der Tätigkeit
der Vibratoren in einer bestimmten Höhe des Behälters zunächst kein und nach dem
Einsatz der Vibratoren erneut ein Füllstand angezeigt wird, heißt dies, daß unter
dem Einfluß der Vibratoren Füllgut von den Wänden des Behälters aufgrund eines konkaven
Entnahmepegels nachgerutscht ist und der Mindestpegel des Schüttgutes dieser Höhe
zuzuordnen ist.
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Bei flüssigen Gütern ist nach erfolgtem Einsatz der Vibratoren ohnehin
eine exakte Aussage des jeweiligen Füllstandes möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß der Linie
1/1 durch einen mit der neuen Vorrichtung ausgerüsteten Behälter, Fig. 2 eine Schnittansicht
nach der Linie II/II von Fig, 1 durch den Behälter, Fig. 3 die Ausschnittvergrößerung
III von Fig.2, Fig. 4 die Ausschnittvergrößerung IV von Fig.l,
die
gleich der Ansicht IV von Fig. 3 ist, Fig. 5 die Schnittansicht entlang der Linie
V/V von Fig. 4, Fig. 6 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsalternative
des Schaltkörpers und der Federn, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII/VII
von Fig. 6 und Fig. 8 den elektrischen Schaltplan für die Signalgeber und Vibratoren.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein im Querschnitt kreisrunder Behälter 1
in Form eines Standsilos dargestellt.
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An einer Innenwandseite 1' ist eine geschlossene, druckfeste Säule
2 lösbar befestigt, die im dargestellten Fall mit insgesamt sieben äquidistant zueinanderangeordneten
Fenstern 3 versehen ist. Aus der druckfesten Säule 2 sind die noch zu erläuternden
elektrischen Leitungen 4 isoliert herausgeführt zu einem Signalgeber- und Regelungskasten
5. In letzterem ist eine geometrisch ähnliche Abbildung 6 des Behälters 1 dargestellt,
an dessen linker Seite eine Lampenreihe 7, an dessen rechter Seite eine Lampenreihe
9 und an dessen Unterseite ein Schaltknopf 8 angeordnet sind. Diese Gegenstände
werden noch an anderer Stelle in Verbindung mit Fig. 8 erläutert.
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Wie aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 hervorgeht, besteht die druckfeste
Säule 1 aus einem sich der Innenwand 1' des Behälters anschmiegenden Hohlprofil,
das aus zwei kaltverformten sowie
miteinander verschweißten, profilierten
Metallblechen 10, 11 hergestellt ist. Dadurch entsteht ein luft-und flüssigkeitsdicht
verschlossener Hohlraum 12.
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Dieser Hohlraum 12 wird an der Gutseite 13 der druckfesten Säule 2
von Fenstern 3 durchbrochen, die jeweils durch eine elastische Membran 14 luft-
und flüssigkeitsdicht verschlossen sind. Im dargestellten Fall der Fig. 3, 5 und
7 besteht die elastische Membran aus einem entropieelastischen, alterungs- und witterungsbeständigen
Werkstoff 14', der an seiner Gutseite 13 mit einer glatten Oberfläche 14" geringer
Adhäsion und/oder antielektrostatischen Eigenschaften versehen ist. Grundsätzlich
kann diese Membran 14 jedoch auch mit entsprechenden Abdichtmiteln aus einem korrosiven
Metall hergestellt werden.
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Unmittelbar hinter der Membran 14 ist in dem Hohlraum 12 der Schaltkörper
15 angeordnet. Der Schaltkörper 15 kann sich einerseits in unmittelbarer Anlage
an der Rückseite der Membran 14 befinden oder andererseits davon durch einen geringen
Spalt getrennt sein. Die Fläche des Schaltkörpers 15 deckt die Fläche des Fensters
3 etwa vollständig ab und bildet auf diese Weise zugleich einen Stützkörper für
die Membran 14. Der Schaltkörper 15 ist in den Fig. 3 bis 5 als Wippe in Form eines
im Querschnitt U-förmigen Hebels 16 ausgebildet, der um eine ortsfeste, im Hohlraum
12 des Fensters 3 angeordnete Achse 17 in Richtung des Doppelpfeiles 18 schwenkbar
ist. An der Rückseite 19 des Hebels 16 liegt ein Schaltstift 20 eines Mikroschalters
21 an, der seinerseits ortsfest
innerhalb der Säule 2 beispielsweise
mit den beiden Schrauben 22 befestigt ist. Unmittelbar unter dem Mikroschalter 21
ist in dem Hohlraum 12 ein elektrischer Vibrator 23 mittels Schrauben 24 angeordnet.
Ein Vibratorstift 25 greift durch eine Öffnung 26 des Hebels 16 hindurch und wirkt
unmittelbar auf die Membran 14 ein. Je nach Stärke und Schwingungsfrequenz des Vibratorstiftes
25 ist es jedoch auch möglich, ihn unmittelbar auf die Rückseite 19 des Hebels 16
einwirken zu lassen. In diesem Fall muß jedoch eine Schwingungsübertragung vom Hebel
16 auf die Membran 14 gewährleistet sein.
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Die Membran 14 ist in jedem Fall in einen Rücksprung 27 an der Gutseite
13 des Metallbleches 11 eingelassen und schließt damit bündig ab.
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In den Fig. 6 und 7 sind mit den Fig. 4 und 5 übereinstimmende Teile
mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der eigentliche Unterschied der Ausführungsform
beruht darin, daß nunmehr der Schaltkörper 15 aus einer Platte 28 besteht, die in
Richtung des Doppelpfeiles 29 von einer Hülse 30 und einem an der Wand 10' des Profiles
10 befestigten Stiftes 31 geführt ist. Die Hülse 30 und der Stift 31 werden jeweils
von einer zylindrischen Schraubenfeder 32 umgriffen, die sich mit ihrem einen Ende
32' an der Wand 10' und mit ihrem anderen Ende 32" an der Platte 28 abstützt. Die
Vorspannung der Federn 32 kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, daß die
Hülse 30 mit einem Außengewinde versehen ist, auf dem ein das Ende 32" der Feder
32
abstützende Mutter schraubverschieblich geführt und in der jeweiligen
Stellung, beispielsweise durch eine Kontermutter, arretierbar ist.
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Gemäß der Ausführungsalternative nach Anspruch 5 ist es auch möglich,
die Schraubenfedern 32 fortfallen und statt dessen die elastische Membran 14 als
Feder wirken zu lassen. Das ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 dann
möglich, wenn die Platte 28 mit der Membran 14 an den Kontaktstellen miteinanderverklebt
oder sonstwie verbunden ist.
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Der maximale Hub H der Platte 28 bzw. des Hebels 16 muß mindestens
so groß sein, daß der Mindestschaltweg h des Schalt stiftes 20 zur Betätigung des
Schalters 21 erreicht ist. Hiernach wird eine Weiterbewegung des Schaltstiftes 20
durch den Anschlag 16" des Hebels 16 einerseits und durch die Anschläge 30' der
Hülsen 30 der Platte 28 andererseits verhindert.
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Da der Schalter 21 vorteilhaft als Mikroschalter ausgebildet ist,
können diese Schaltwege sehr klein gehalten werden.
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Gleichgültig, ob die Feder zur Rückstellung des Schaltkörpers und
der Membran 14 aus der nichtdargestellten Rückstellfeder für den Schaltstift 20
oder aus zylindrischen Schraubenfedern 32 oder aus der elastischen Menbran 14 selbst
besteht, ist diese in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des in den
Behälter 1 eingefüllten Gutes, z.B. in Abhängigkeit von dem spezifischen Gewicht,
der Schütt-und Rieselfähigkeit, stets derart auszulegen und mit entsprechender Vorspannung
einzustellen, daß der
erforderliche statische Mindestdruck zur
Auslösung des Schalters 21 erst dann erreicht ist, wenn in der betreffenden Niveauebene,
z.B. 33 gemäß Fig.l, der den Schaltkörper 15 betätigenden Membran 14 eine vollständige
Füllung vorhanden ist.
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Die elektrische Schaltung der neuen Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist
in Fig. 8 dargestellt. Dabei sollten die Lampen 7 eine Befüllung und die Lampen
9 den Leerzustand des Behälters in der jeweiligen Niveauebene 33 anzeigen, von denen
beispielsweise die Lampen 7 mit einer roten und die Lampen 9 mit einer grünen Farbe
versehen sind. Die Lampen 7, 9 werden über einen Transformator 34 gespeist, dessen
Primärspule 35 an ein Stromnetz von 220 V angeschlossen ist, wohingegen über die
Sekundärspule 36 ein Niederspannungskreis 37 gespeist ist. In den Niederspannungskreis
37 sind parallel zueinander die Lampen 7, 9 und als Umschaltglied Pendelschalter
38 angeordnet. Der Antrieb für die Pendelschalter 38 erfolgt von dem jeweils in
den Fig. 5 und 7 dargestellten Schaltkörper 16 bzw. 28, die übergeordnet als Schaltkörper
15 bezeichnet sind.
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Von den in Fig. 1 dargestellten sieben Lampen einer jeden Reihe sind
in Fig. 8 nur jeweils vier eingezeichnet. Grundsätzlich ist es nach der Erfindung
möglich, das Umschaltglied in Form des Pendelschalters 38 durch ein einfaches Ausschaltglied
zu ersetzen und somit beispielsweise die Lampenreihe 9 fortfallen zu lassen. Jedoch
erweist sich die dargestellte Ausführungsform dann von Vorteil, wenn auf der Schalttafel
eine
oder mehrere Lampen durch Beendigung ihrer Lebensdauer ausfallen.
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Es versteht sich, daß in dem Niederspannungskreis 37 grundsätzlich
noch eine oder mehrere Sicherungsvorrichtungen angeschlossen sind. Auf deren Darstellung
wurde jedoch im Interesse einer zeichnerischen Übersichtlichkeit verzichtet.
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An die für die höchste Niveauebene 33 des Behälters 1 zuständige
Lampe 7 ist ein Relais 39 angeschlossen, welches gemeinsam mit dem Einschaltglied
40 das akkustische Signal 41 in Form einer Hupe und/oder ein zusätzliches optisches
Signal 42 in Betrieb setzt. Das Signal 42 kann jedoch auch eine Abschalteinrichtung
der Befüllungsvorrichtung für den Behälter 1 darstellen.
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Außerdem ist in dem Niederspannungskreis 37 ein elektromagnetischer
Antrieb 8 mit Abfallverzögerung dargestellt, der gemäß Fig. l dem Schaltknopf 8
entspricht. Dieser elektromagnetische Antrieb löst in Verbindung mit dem Schließer
43 den Niederspannungskreis 37 in Richtung auf den Vibrator 23, der wiederum nach
einer gewissen Zeit von dem Antrieb 44 in Verbindung mit dem Schließer 45 und dem
Ausschaltglied 46 vom Niederspannungskreis 37 getrennt und somit abgeschaltet werden
kann. Parallel zu dem im Niederspannungskreis 37 dargestellten Vibrator 23 sind
noch weitere geschaltet, von denen ein jeder auf die jeweils zugeordnete Membran
14 in einem jeden Fenster 3 einwirkt. Dieser zweite Leiterkreis für die Vibratoren
23 ist allgemein mit
der Bezugsziffer 47 versehen.
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Es versteht sich, daß je nach den Anforderungen der Anzeigegenauigkeit
eine unterschiedlich große Anzahl von Fenstern 3 mit den entsprechenden Schaltern
21, Vibratoren 23 urd Membranen 14 in der Säule 2 vorgesehen werden können. Auch
ist es möglich, in dem Hohlraum 12 mehrere Mikroschalter 21 derart anzuordnen, daß
sie je nach der Größe des statischen Druckes des Füllgutes bei unterschiedlichen
Winkelstellungen der Schaltkörper 15 und damit bei unterschiedlichen Hüben h entsprechend
angeschlossene Lampen 7, 9 ein- bzw. ausschalten.
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Auch bei der Ausbildung der Vibratoren 23 können mehrere über die
Fläche des Schaltkörpers 15 verteilte und an verschiedenen Punkten angreifende Vibratoren
23 vorgesehen werden. Diese Vibratoren brauchen auch durchaus nicht,wie in den Fig.
1 und 8 dargestellt, elektrisch betrieben werden, sondern es ist auch möglich pneumatisch
angetriebene Vibratoren vorzusehen.
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Die neue Vorrichtung zur Überwachung des Füllstandes arbeitet folgendermaßen:
Je nach der Höhe des Füllstandes eines, z.B.
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schüttfähigen Gutes, wird eine der Höhe dieses Füllstandes entsprechende
Anzahl der Fenster 3 der Vorrichtung innerhalb des Silos 1 von diesem Gut beaufschlagt.
Durch die Beaufschlagung des Schüttgutes wird jeweils über die Membran 14 und das
Kontaktelement 15, das beispielsweise als Winkelhebel 16 (s. Fig. 5) oder als Platte
28 (s. Fig. 7)
ausgebildet sein kann,sowie über den Schaltstift
20 der Mikroschalter 21 betätigt. Dadurch schaltet der Pendelschalter 38 gemäß Fig.
8 den Stromkreis von der jeweiligen Lampe 9 auf die Lampe 7 um. Dadurch erlöschen
die zuvor eingeschalteten Lampen 9, wohingegen die Lampen 7 aufleuchten. Das ist
besonders deutlich zu erkennen, wenn beispielsweise die Lampenreihe 7 mit roter
und die Lampenreihe 9 mit grüner Farbe versehen sind. Dann leuchten bis zur Füllstandshöhe
die Lampen 7 auf, wohingegen die darüber liegenden Lampen 7 noch nicht eingeschaltet
sind. Zugleich leuchten oberhalb der letzten eingeschalteten Lampe 7 die Lampen
9 zur Anzeige auf, da ab diesem Niveau eine Füllung noch nicht vorhanden ist.
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Sobald das Schüttgut innerhalb des Silos 1 das am höchsten gelegene
Fenster 3 erreicht und somit den Schalter 38 zur Einschaltung der letzten Lampe
7 betätigt hat, wird über das Relais 39 entweder der akustische Signalgeber 41 in
Form beispielsweise einer Hupe oder ein weiterer, gesonderter optischer Signalgeber
42 über das Einschaltglied 40 eingeschaltet.
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Dieses Signal 42 und/oder 41 kann auch so geschaltet werden, daß bei
seiner Einschaltung zugleich die Befüllungsvorrichtung für den Behälter 1 abgeschaltet
wird.
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Beim Entleeren von schüttfähigen Gütern aus dem Silo 1 können sich
unterschiedliche Niveaupegel bilden, die beispielsweise von einer konkaven Hohlform
über Verklumpungen an den Fenstern 3 bis hin zu kegeligen Spitzformen reichen. Bevor
über das jeweilige Aufleuchten
der Lampenreihen 7, 9 eine Aussage
über die jeweilige Füllstandshöhe getroffen werden kann, werden über den Schalter
8 (s. Fig. 1 und 8) und den Schließer 43, 46 die Vibratoren 23 an sämtlichen Fenstern
3 eingeschaltet. Dadurch werden alle Vibratorstifte 25 in Betrieb gesetzt und die
Membranen 14 und/oder die Schaltkörper 15 in Schwingungen versetzt.
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Eventuell anhaftendes Material wird somit von den Membranen 14 abgeklopft
und konkave Schüttkegel zum Einsturz veranlaßt. Nach einer gewissen, einstellbaren
Zeit werden die Vibratoren 23 von dem Antrieb 44 in Verbindung mit dem Schließer
45 und dem Ausschaltglied 46 vom Niederspannungskreis 37 getrennt und somit abgeschaltet.
Hiernach kann über den betreffenden, sich aufgrund der Schwingungen eingestellten
Mindestpegel eine exakte Aussage getroffen werden. Dabei ist der Ausdruck Mindestpegel
im Sinne der Aussage des Anspruches 2 zu verstehen, denn es ist immerhin möglich,
daß sich an der der Säule 2 gegenüberliegenden Seite des Silos 1 noch angebackenes,
oberhalb der Schüttung gelegenes Gut befindet, das jedoch auf die nächstgelegenen
Fenster 3 keinen bzw. keinen Mindestdruck ausüben kann, der zu einer Auslösung der
Schalter 38 führt.
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S t ü c k l i s t e
| Behälter 1 |
| Innenwand von 1 1' |
| Säule 2 |
| Fenster 3 |
| elektr. Leitungen 4 |
| Signalgeber-/ 5 |
| Regelungskasten |
| geometrisch 6 |
| ähnliche Abb. von 1 |
| Lampenreihe 7 9 |
| Schaltknopf 8 |
| Metallblech 10 11 |
| Wand von 10 10' |
| Hohlraum 12 |
| Gutseite 13 |
| Membran 14 |
| Werkstoff X 14' |
| Oberfläche von 14' 14" |
| Schaltkörper 15 |
| U-förmiger Hebel 16 |
| Hebelanschlag 16" |
| Achse 17 |
| Doppelpfeil 18 29 |
| Hebelrückseite 19 |
| Schaltstift 20 |
| Mikroschalter 21 |
| Schrauben 22 24 |
| Vibrator 23 |
| Vibratorstift 25 |
| Öffnung von körper 15 26 |
| Rücksprung von Gutseit 27 |
| Platte 28 |
| Hülse 30 |
| Stift 31 |
| Schraubenfeder 32 |
| Ende von 32 32' 32" |
| Anschlag von Hülse 30' |
| Hub des Schaltkörpers H |
| Mindestschaltweg des h |
| Schaltstiftes 20 |
| Niveauebene 33 |
| Tranformator 34 |
| Primärspule 35 |
| Sekundär spule 36 |
| Niederspannungskreis 37 |
| Pendelschalter 38 |
| Relais 39 |
| Einschaltglied 40 |
| akustisches Signal 41 |
| optisches Signal 42 |
| Schließer 43 45 |
| Antrieb 44 |
| Ausschaltglied 46 |
| Leiterkreis 47 |