DE3344879A1 - Level-limiting value transmitter for liquid containers or the like - Google Patents

Level-limiting value transmitter for liquid containers or the like

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Abstract

The invention relates to a level-limiting value transmitter for liquid containers or the like having a sensor tube (3), which is arranged at the end of a probe tube (1) and has a temperature-dependent sensor (4). A specific electrical heating power is fed to this sensor (4), as a result of which an equilibrium temperature and a corresponding resistance value are set up, depending on whether the sensor tube (3) dips into the liquid or not. In order to increase the reliability and the long-term stability of such a limiting value transmitter, the invention provides that use is made as the sensor (4) of a silicon temperature sensor element which is embedded and hermetically sealed in the sensor tube (3). <IMAGE>

Description

Füllstands-Grenzwertgeber für Flüssigkeitsbehälter oderLevel limit switch for liquid containers or

dergleichen Die Erfindung betrifft einen Füllstand-Grenzwertgeber für Flüssigkeitsbehälter oder dergleichen mit einem am Ende eines Sondenrohres angeordneten Fühlerrohr mit einem temperaturabhängigen Fühler, dem eine bestimmte elektrische Heizleistung zuführbar ist, die zu einer Gleichgewichtstemperatur und einem entsprechenden Widerstandswert abhängig davon führt, ob das Fühlerrohr in die Flüssigkeit eintaucht oder nicht Solche Füllstand-Grenzwertgeber werden im Zusammenhang mit dem Füllen von ortsfesten oder beweglichen Tanks (Tankwagen) mit brennbaren, anderen gefährlichen Flüssigkeiten sowie Flüssigkeiten, die kritisch in bezug auf den Wasserschutz sind, benutzt, um ein überfüllten und damit überlaufen der Tanks sicher zu vermeiden. Mit solchen Füllstand-Grenzwertgebern arbeiten elektronische Uberwachungsschaltungen zusammen, die bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitspegels, gemeldet durch den Füllstand-Grenzwertgeber, ansprechen und entweder die Füllpumpen automatisch abschalten oder aber deutliche Alarmsignale geben.The like The invention relates to a level limit value transmitter for liquid containers or the like with one arranged at the end of a probe tube Sensor tube with a temperature-dependent sensor to which a specific electrical Heating power can be supplied to an equilibrium temperature and a corresponding The resistance value depends on whether the sensor tube is immersed in the liquid or not. Such level limit indicators are related to filling of stationary or movable tanks (tank trucks) with flammable, other dangerous Liquids as well as liquids that are critical with regard to water protection, used to safely avoid overfilling and thus overflowing the tanks. Electronic monitoring circuits work with such fill level limit indicators together, when a certain liquid level is reached, reported by address the level limit indicator and either the filling pumps automatically switch off or give clear alarm signals.

Solche Anlagen und Anlagenkomponenten wie auch Füllstand-Grenzwertgeber unterliegen strengen Qualitätsanforderungen, die in einem Zulassungsverfahren erfüllt werden müssen, ehe die Geräte eingesetzt werden dürfen.Such systems and system components as well as level limit indicators are subject to strict quality requirements that are met in an approval process before the devices can be used.

Es sind bereits Füllstand-Grenzwertgeber bekannt, die diese behördlichen Anforderungen in bezug auf die Zuverlässigkeit erfüllen. Solche Grenzwertgeber enthalten im Fühlerrohr als Meßfühler einen Kaltleiter, dessen Widerstandswert sich mit der sich einstellenden Gleichgewichtstemperatur ändert und zusammen mit einer Auswerteschaltung den Füllstand signalisiert. Solche Kaltleiter als Meßfühler müssen zur Erzielung der notwendigen hohen Zuverlässigkeit im robusten Alltagsbetrieb in das Fühlerrohr des Grenzwertgebers auf besondere Weise untergebracht werden (DE-PS 22 60 070). Doch auch bei solchen Grenzwertgebern steht und fällt die Zuverlässigkeit mit den Eigenschaften des verwendeten Kaltleiters. Solche Kaltleiter wurden bisher im Sinterverfahren hergestellt, und es hat sich gezeigt, daß auch bei sorgfältiger Herstellung, insbesondere der Anschlüsse zu diesen Bauelementen, diese immer wieder zu Ausfällen neigen, die im Betrieb bei Füllstand-Grenzwertgebern der beschriebenen Art zu schwerwiegenden Unfällen beim Füllen von Behältern mit gefährlichen Flüssigkeiten geführt haben.There are already level limit indicators known that these official Meet requirements related to reliability. Such limit switches included a PTC thermistor in the sensor tube as a measuring sensor, the resistance value of which is equal to the adjusting equilibrium temperature changes and together with an evaluation circuit indicates the level. Such PTC thermistors as a measuring sensor must be achieved the necessary high reliability in robust everyday operation in the sensor tube the limit indicator can be accommodated in a special way (DE-PS 22 60 070). But even with such limit monitors, the reliability stands and falls with the Properties of the PTC thermistor used. Such PTC thermistors were previously made using the sintering process manufactured, and it has been shown that even with careful manufacture, in particular of the connections to these components, these always tend to fail to serious during operation with level limit indicators of the type described Accidents while filling containers with dangerous liquids.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Füllstand-Grenzwertgeber zu schaffen, der sich gegenüber den bisher bekannten Grenzwertgebern durch eine erhöhte Zuverlässigkeit und Alterungsbeständigkeit auszeichnet. Dies wird dadurch erreicht, daß als Meßfühler mindestens ein Silizium-Temperatursensorelement verwendet wird, das in dem Fühlerrohr hermetisch abgeschlossen eingebettet ist.The invention is based on the object of a level limit value transmitter to create, which compared to the previously known limit indicators by a characterized by increased reliability and resistance to aging. This is because of this achieved that at least one silicon temperature sensor element is used as the sensor which is embedded in the sensor tube in a hermetically sealed manner.

Solche Silizium-Temperatursensorelemente sind an sich bekannt, sie wurden jedoch bisher nur als passive Fühlerelemente zur Messung von Temperaturen benutzt. Der Einsatz in Grenzwertgebern, bei denen dem Meßfühler eine bestimmte elektrische Heizleistung zur Erzielung einer Gleichgewichtstemperatur zugeführt wird, um anschließend die Widerstandsänderung zu messen, die sich aufgrund einer sich ändernden Wärmeableitung des Meßfühlers ergibt, ist bisher noch nicht erfolgt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der erfinderische Einsatz eines solchen Bauelementes als Meßfühler zu einer erheblich verbesserten Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität führt. Dies kommt daher, daß solche Silizi;m-Temperatursensorelemente aus einem Siliziumhalbleiter-Einkristall hergestellt sind, welches Material keine Alterungsveränderungen hat und bei dem sich wesentlich bessere langzeitstabile Anschlüsse herstellen lassen.Such silicon temperature sensor elements are known per se, they However, so far have only been used as passive sensor elements for measuring temperatures used. The use in limit value transmitters, where the sensor has a certain electrical heating power supplied to achieve an equilibrium temperature in order to then measure the change in resistance that occurs due to a changing heat dissipation of the sensor results, is so far not happened yet. However, it has been shown that the inventive use of a such a component as a sensor to a significantly improved reliability and long-term stability. This is because such silicon temperature sensor elements are made of a silicon semiconductor single crystal, which material is not Changes in aging and with which there are much better long-term stable connections can be produced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims refer to.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen; Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstand-Grenzwertgebers, Figur 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform und Figur 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.The invention is explained below with the aid of several exemplary embodiments explained in more detail. Show it; Figure 1 is a longitudinal section through a first embodiment of the fill level limit transmitter according to the invention, FIG. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment and FIG. 3 a longitudinal section through a third embodiment the invention.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Grenzwertgeber ist am Ende eines Sondenrohres 1 mit verhältnismäßig großer Wandstärke eine Abschlußplatte 2 angeordnet In einer Bohrung der Abschlußplatte 2 ist ein stiftförmiges Fühlerrohr 3 eingesetzt, das an seinem Ende einen Meßfühler 4 enthält. Alle Teile i, 2 und 3 bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Edelstahl und die Teile sind durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden.The limit indicator shown in Figure 1 is at the end of a probe tube 1 arranged with a relatively large wall thickness an end plate 2 In a Bore of the end plate 2, a pin-shaped sensor tube 3 is used, the contains a sensor 4 at its end. All parts i, 2 and 3 are preferably made Made of stainless steel and the parts are welded or soldered together tied together.

Als Meßfühler 4 wird ein Silizium-Temperatursensorelement benutzt, wie es z.B. in den "Valvo Technische Informationen für die Industrie", Nr. 80 1031, beschrieben wird. Dieses Silizium-Temperatursensorelement 4 ist im unteren Ende des Fühlerrohres 3 angeordnet und in einem Einbettungsmaterial 7 aus Aluminiumoxyd-Keramik hermetisch eingeschlossen. Dieses Material hat die Eigenschaft einer guten Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig guten elektrischen Isoliereigenschaften.A silicon temperature sensor element is used as the sensor 4, as e.g. in the "Valvo Technical Information for Industry", No. 80 1031, is described. This silicon temperature sensor element 4 is in the lower end of the sensor tube 3 and arranged in an embedding material 7 made of aluminum oxide ceramic hermetically sealed. This material has the Property of a good thermal conductivity with good electrical insulation properties at the same time.

Die aus dem Fühlerrohr 3 herausragenden Anschlußleitungen 5 und 6 sind durch das Sondenrohr 1 zu dessen anderem Ende herausgeführt und enden in einer entsprechenden Anschlußdose (nicht gezeigt).The connecting lines 5 and 6 protruding from the sensor tube 3 are led out through the probe tube 1 to its other end and end in a corresponding junction box (not shown).

Das Sondenrohr 1 ist mit Epoxydharz 8 ausgegossen, um eine einwandfreie Abdichtung und Fixierung der Anschlußleitungen 5 und 6 zu gewährleisten. Im Verlauf der Anschlußleitung 6 ist noch ein weiteres Bauelement 9 eingeschleift, das noch später beschrieben wird.The probe tube 1 is filled with epoxy resin 8 in order to ensure a perfect To ensure sealing and fixing of the connecting lines 5 and 6. In the course the connecting line 6 is looped in yet another component 9, which is still will be described later.

In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Grenzwertgeber gezeigt, bei dem das Fühlerrohr 13, ebenfalls ausgerüstet mit einem Silizium-Temperatursensorelement als Meßfühler 4, U-förmig ausgebildet ist. Diese Ausführungsform hat für bestimmte Einsatzzwecke Vorteile.In Figure 2 is another embodiment of the limit value transmitter according to the invention shown, in which the sensor tube 13, also equipped with a silicon temperature sensor element is designed as a sensor 4, U-shaped. This embodiment has for certain Purpose of use Benefits.

Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform ist für den Einsatz als Füllstand-Grenzwertgeber bei der Abfüllung von Schwerölen oder sonstigen zähen Flüssigkeiten gedacht. Bei dieser Ausführungsform ist der Endbereich des Sondenrohres 14 abgeschrägt und mit einer aufgeschweißten Membran 23 verschlossen. Hinter dieser Membran 23 ist wie in den anderen Ausführungsbeispielen ein Silizium-Temperatursensorelement 4 als Meßfühler angeordnet und in Aluminiumoxyd-Keramik als Einbettungsmaterial 7 eingebettet.The embodiment shown in Figure 3 is for use as a level limit value transmitter when filling heavy oils or other viscous liquids. at In this embodiment, the end region of the probe tube 14 is beveled and with a welded membrane 23 closed. Behind this membrane 23 is like in the other exemplary embodiments a silicon temperature sensor element 4 as Arranged measuring sensor and embedded in aluminum oxide ceramic as embedding material 7.

Oberhalb dieses Bereiches erfolgt ein Eingießen mit Epoxydharz 8.Above this area, epoxy resin 8 is poured in.

Beim Einsatz eines Grenzwertgebers nach dieser Figur 3 in Verbindung mit dem Abfüllen von Schwerölen können geringe Mengen Schweröls, die sich während des Fülivorganges eventuell an der Außenhaut des Sondenrohres 14 befinden, nach unten hin zur Spitze des Sondenendes abfließen und abtropfen, so daß der Meßfühler 4 auch in einem solchen Fall noch kein Eintauchen in die zu überwachende Flüssigkeit signalisiert. Dieser Vorgang wird noch dadurch unterstützt, daß das Abfließen und Abtropfen des zähflüssigen Schweröles an der beheizten Membran 23 beschleunigt wird.When using a limit indicator according to this Figure 3 in conjunction With the filling of heavy fuel oils, small amounts of heavy fuel oil can be found during of the filling process may be on the outer skin of the probe tube 14, according to Drain and drain down to the tip of the probe end so that the probe 4 even in such a case, no immersion in the liquid to be monitored signals. This process is supported by the fact that the drainage and Dripping of the viscous heavy oil on the heated membrane 23 is accelerated.

Obwohl in den drei Ausführunysbeispielen der Figuren 1, 2 und 3 nur ein Meßfühler 4 vorgesehen ist, ist es selbstverständlich auch möglich, stattdessen zwei oder mehrere Meßfühler 4 für besondere Zwecke anzuordnen. Es können in dem stiftförmigen Fühlerrohr z.B. zwei Meßfühler 4 in Achsrichtung räumlich hintereinander angeordnet sein. Aus Sicherheitsgründen ist entweder eine der beiden Anschlußleitungen, 5 oder 6, mit dem metallischen Sondenrohr 1 verbunden, oder es sind entsprechende Erdungswiderstände vorgesehen, die an eine oder beide Anschlußleitungen 5 oder 6 angeschlossen sind.Although in the three exemplary embodiments of FIGS. 1, 2 and 3 only a sensor 4 is provided, it is of course also possible instead to arrange two or more sensors 4 for special purposes. It can be in that Pin-shaped sensor tube e.g. two sensors 4 in axial direction one behind the other be arranged. For safety reasons, either one of the two connecting lines is 5 or 6, connected to the metallic probe tube 1, or there are corresponding Grounding resistors are provided which are connected to one or both connecting lines 5 or 6 are connected.

Wie bereits früher erwähnt, ist im Sondenrohr 1 der Figur 1 ein weiteres Bauelement 9 angeordnet, das als ompensationswiderstand dient. Dieser Kompensationswiderstand 9 ist ein ebenfalls temperaturabhängiges Bauelement, das dazu dient, den Einfluß der Umgebungstemperatur auf den Meßbereich des Meßfühlers 4 in der Weise auszugleichen, daß er bei ansteigender Umgebungstemperatur die dem Meßfühler 4 zugeführte Heizleistun3 vermindert, um zu einem größeren zulässigen Arbeitsbereich des Grenzwertgebers zu führen.As already mentioned earlier, there is another in the probe tube 1 of FIG Component 9 arranged, which serves as a compensation resistor. This compensation resistor 9 is a temperature-dependent component that serves to reduce the influence to compensate the ambient temperature on the measuring range of the sensor 4 in such a way, that when the ambient temperature rises, the heating power supplied to the sensor 4 will be 3 reduced in order to increase the permissible working range of the limit indicator to lead.

Dieser Kompensationswiderstand 9 ist vorzugsweise im thermischen Kontakt mit der Innnenwand des Sondenrohres 1 angeordnet, und zwar außerhalb des Eintauchbereiches des zu überwachenden Flüssigkeitspegels. Dieser Kompensationswiderstand 9 ist in der umgebenden Epoxydharzmasse 8 sicher eingebettet.This compensation resistor 9 is preferably in thermal contact arranged with the inner wall of the probe tube 1, outside of the immersion area the liquid level to be monitored. This compensation resistor 9 is in the surrounding epoxy resin compound 8 securely embedded.

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Claims (12)

Patentansprüche: 1. Füllstand-Grenzwertgeber für Flüssigkeitsbehälter oder dergleichen mit einem am Ende eines Sondenrohres angeordneten Fühlerrohr mit einem temperaturabhängigen Meßfühler, dem eine bestimmte elektrische Heizleistung zuführbar ist, die zu einer Gleichgewichtstemperatur und einem entsprechenden Widerstandswert abhängig davon führt, ob das Fühlerrohr in die Flüssigkeit eintaucht oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßfühler (4) mindestens ein Silizium-Temperatursensorelement verwendet wird, das in dem Fühlerrohr (3, 13, 23) hermetisch abgeschlossen eingebettet (7) ist.Claims: 1. Level limit value transmitter for liquid containers or the like with a sensor tube arranged at the end of a probe tube a temperature-dependent sensor that has a certain electrical heating output can be fed to an equilibrium temperature and a corresponding resistance value depending on whether the sensor tube is immersed in the liquid or not, characterized in that at least one silicon temperature sensor element is used as the measuring sensor (4) is used, which is embedded in the sensor tube (3, 13, 23) hermetically sealed (7) is. 2. Füllstand-Grenzwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (4) in dem Fühlerrohr (3, 13, 23) in ein gut wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Material (7) eingebettet ist.2. Level limit indicator according to claim 1, characterized in that that the sensor (4) in the sensor tube (3, 13, 23) in a highly thermally conductive, electrically insulating material (7) is embedded. 3. Füllstand-Grenzwertgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbettungsmaterial (7) Aluminiumoxyd-Keramik ist.3. Level limit indicator according to claim 2, characterized in that that the embedding material (7) is aluminum oxide ceramic. 4. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (1, 14) mit Epoxydharz (8) ausgegossen ist.4. Level limit indicator according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that the probe tube (1, 14) is filled with epoxy resin (8) is. 5. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerrohr (3) stiftförmig ausgebildet ist 5. Level limit indicator according to one or more of the claims 1 to 4, characterized in that the sensor tube (3) is designed in the shape of a pin is 6. Füllstand-Grenzwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fühlerrohr (3) zwei Meßfühler (4) in Achsrichtung räumlich hintereinander angeordnet sind.6. level limit indicator according to claim 5, characterized in that in the sensor tube (3) two sensors (4) arranged spatially one behind the other in the axial direction are. 7. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerrohr (13) U-förmig ausgebildet und der Meßfühler (4) im Bodenbereich angeordnet ist.7. Level limit indicator according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the sensor tube (13) is U-shaped and the sensor (4) is arranged in the floor area. 8. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (14) am Ende schräg abgeschnitten und mit einer Membran (23) verschlossen ist und daß dieses Ende als Fühlerrohr dient, wobei der Meßfühler (4) dicht hinter der Membran (23) angeordnet ist.8. Level limit indicator according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the probe tube (14) is cut off at an angle and is closed with a membrane (23) and that this end serves as a sensor tube, wherein the measuring sensor (4) is arranged closely behind the membrane (23). 9. Füllstand-Grenzwertgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Sondenrohres (14) mit Einbettungsmaterial (7) eines gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Materials und der anschließende Bereich mit Epoxydharz (8) gefüllt ist.9. level limit indicator according to claim 8, characterized in that that the end area of the probe tube (14) with embedding material (7) of a highly thermally conductive, electrically insulating material and the adjacent area with epoxy resin (8) is filled. 10. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mit dem Meßfühler verbundenen Anschlußleitungen (5, 6) mit dem Sondenrohr (1, 14) elektrisch verbunden ist.10. Level limit value transmitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that one of the connecting lines connected to the measuring sensor (5, 6) is electrically connected to the probe tube (1, 14). 11. Füllstand-Grenzwertgeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in/an dem Sondenrohr (1) außerhalb des Eintauchbereiches ein Kompensationswiderstand (9) angeordnet ist, der zur Regelung der dem Meßfühler (4) zugeführten elektrischen Leistung abhängig von der Umgebungstemperatur dient.11. Level limit value transmitter according to one or more of the preceding Claims, characterized in that in / on the probe tube (1) outside the immersion area a compensation resistor (9) is arranged, which is used to control the sensor (4) the electrical power supplied is used depending on the ambient temperature. 12. Füllstand-Grenzwertgeber nach den Ansprüchen 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationswiderstand (9) im oberen Teil des Sondenrohres (1) im Wärmekontakt mit der Innenwand steht und im Epoxydharz (8) eingegossen ist.12. level limit indicator according to claims 4 and 11, characterized characterized in that the compensation resistor (9) in the upper part of the probe tube (1) is in thermal contact with the inner wall and is cast in epoxy resin (8).
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