DE3515701A1 - Fuellstandmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllstandmeßgerät zur Messung des Füllstandes in hermetisch verschlossenen Behäl­ tern mit einem teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden Gewichtskörper, dessen Eintauchtiefe durch Messung seines Gewichts bestimmt wird, wobei der Gewichtskörper über eine sich durch die Wand des Behälters erstreckende Aufhängung an einer Wiegeeinrichtung befestigt ist.

Derartige Füllstandmeßgeräte, die nach dem archimedischen Prinzip arbeiten und mit denen sich der Flüssigkeitsstand in einem Behälter auf einfache Weise und mit großer Genauig­ keit ermitteln läßt, führen zu Meßungenauigkeiten, wenn das zu messende Gewicht durch Druckänderungen im hermetisch verschlossenen Behälter beeinflußt wird. Deshalb wurde bei einem bekannten Gerät dieser Art (DE-GM 82 16 672) bereits eine verhältnismäßig komplizierte Kopplung zwischen Ge­ wichtskörper und Wiegeeinrichtung vorgesehen, indem die Wiegeeinrichtung "gekapselt" wurde. Die Kapselung wurde im Bereich der Durchführung durch die Behälterwand an dieser dichtend befestigt. Über Druckausgleichsöffnungen, die den Behälterinnenraum mit dem Innenraum der Kapselung verbin­ den, so daß oberhalb und unterhalb einer den Gewichtskörper mit dem eigentlichen Meßteil der Wiegeeinrichtung koppeln­ den Platte immer der Behälterinnendruck herrscht, also Schwankungen dieses Behälterinnendrucks an beiden Seiten der Platte auftreten und dadurch deren Lage nicht beeinflus­ sen.

Dieses bekannte Füllstandmeßgerät arbeitet sehr genau, ist jedoch verhältnismäßig kompliziert in seinem Aufbau. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein wesentlich einfacher aufgebautes, nach dem archimedischen Prinzip arbeitendes Füllstandmeßgerät zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Füllstandmeßgerät der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Aufhängung einen im Behälter vorgesehenen, starren, in der Lotrechten hin- und herbewegbaren Ringkörper auf­ weist, der den Gewichtskörper mit einem am Ringkörper befestigten, durch die Behälterwand führenden Aufhängeteil verbindet und dessen Ringkörperebene in der Lotrechten liegt, daß der Ringkörper von einer ringförmigen Ummante­ lung umgeben ist, die im Bereich der Durchführung durch die Behälterwand dichtend mit dieser sowie im Bereich der Anbringung des Gewichtskörpers mit dem Ringkörper verbunden ist, und daß der Ringkörper symmetrisch zur Verbindungs­ linie von Befestigung des Aufhängeteils an ihm und Anbrin­ gung des Gewichtskörpers an ihm ausgebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Füllstandmeßgerät ist also zur Kopplung zwischen Gewichtskörper und Wiegeeinrichtung im Behälter ein zur Lotrechten symmetrisch ausgebildeter Ringkörper vorhanden, so daß im Behälter auftretende Druckschwankungen gleichmäßig auf alle Seiten des Ringkör­ pers wirken, also diesen nicht derart belasten, daß Verformungen oder Verlagerungen auftreten, die zu einer Verfälschung der Gewichtsmessung und damit der Füllstandmes­ sung führen würden. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Füllstandmessung als Gewichtsmessung, indem das sich infol­ ge unterschiedlicher Eintauchtiefen ändernde Gewicht des Gewichtskörpers durch Verlagerungen des Ringkörpers in der Lotrechten gemessen wird, etwa mittels eines in der Wiegeeinrichtung vorgesehenen Dehnungsmeßstreifens oder auch berührungslos. Dabei beeinträchtigt die Ummantelung diesen Wiege- und Verlagerungsvorgang insbesondere dann nicht, wenn sie über den größten Teil des Umfangs nicht in Berührung mit dem Ringkörper steht. Aber auch eventuelle Berührungen über größere Bereiche des Ringkörpers führen nur zu einer praktisch vernachlässigbaren Beeinflussung des Wiegevorganges. Die Ummantelung stellt eine einfache und zuverlässige Abdichtung des Ringkörpers und der Durch­ führung in der Behälterwand gegenüber dem Behälterinnenraum dar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die ringförmi­ ge Ummantelung aus einem Faltenbalg, der im Bereich der Durchführung durch die Behälterwand mit dem offenen Ende eines mit der Behälterwand verbundenen, den Ringkörper in diesem Bereich umgebenden Rohrabschnitt dichtend verbunden ist, wobei der Rohrabschnitt eine Öffnung für den Durch­ tritt des Aufhängeteils aufweist. Zur Verbindung des Ringkörpers mit dem Gewichtskörper kann ein Halteteil vorgesehen sein, das am Ringkörper befestigt ist und mit dem der Faltenbalg dichtend verbunden wird.

Ein derart ausgestaltetes Füllstandmeßgerät eignet sich für verhältnismäßig niedrige Behälterinnendrücke, etwa bis 60 bar, da bis zu diesem Druckbereich geeignete Faltenbälge zur Verfügung stehen, d.h. Faltenbälge, die bei diesen Drücken noch nicht zusammengepreßt werden.

Im Bereich der Durchführung durch die Behälterwand ist, wie bereits erwähnt, ein Rohrabschnitt vorhanden, der den Ringkörper in einem solchen Abstand umgibt, daß dieser ausreichend in der Lotrechten hin- und herbewegbar ist. An den Rohrabschnitt lassen sich auf einfache Weise die Enden des Faltenbalges dichtend anschließen, während zur Anbrin­ gung des Gewichtskörpers ein Halteelement dient, das fest mit dem Ringkörper verbunden ist, beispielsweise einen größeren Durchmesser als das Material des Ringkörpers hat und in den Verlauf des Materials des Ringkörpers eingesetzt und etwa durch Schweißung mit ihm verbunden ist. An diesem Halteelement kann beidseitig dichtend der Faltenbalg be­ festigt werden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ummantelung aus einem Rohr, etwa einem Metallrohr, das an der dem Verbindungspunkt von Ringkörper und Aufhängeteil gegenüberliegenden Seite des Ringkörpers an dessen Innen­ seite mit dem Ringkörper in Verbindung steht, wobei an dieser Verbindungsstelle von Rohr und Ringkörper der Gewichtskörper befestigt ist. Die Verbindung zwischen Rohr und Ringkörper an der Verbindungsstelle kann durch Ver­ schweißen erfolgen.

Durch Verwendung eines Rohres, insbesondere eines Metall­ rohres wird das erfindungsgemäße Füllstandmeßgerät beson­ ders für extrem hohe Behälterinnendrücke geeignet, da das die Ummantelung bildende Rohr ausreichend starr ausgebildet werden kann, um die allseitig wirkenden Drücke ohne nennenswerte Verformung allseitig aufzunehmen, während es infolge entsprechender Verbindung mit der Durchführung durch die Behälterwand eine sichere Abdichtung des Ringkör­ pers und damit der Umgebung gegenüber dem Behälterinnenraum bewirkt. Das Rohr beeinträchtigt die lotrechten Verlage­ rungsbewegungen des Ringes infolge Gewichtsänderungen nur insoweit, als es dabei entsprechende Verformungsbewegungen ausführt. Diese Verformungsbewegungen sind jedoch reprodu­ zierbar und können bei der Eichung des Füllstandmeßgerätes berücksichtigt werden.

Damit der starre Ringkörper des erfindungsgemäßen Füllstand­ meßgerätes infolge der Gewichtsänderungen im wesentlichen nur lotrechte Hin- und Herbewegungen ausführt, jedoch praktisch nicht verformt wird, wird er vorzugsweise aus Stahl hergestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der vereinfacht Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Teil eines Füllstandmeßge­ rätes.

Fig. 2 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 einen Teil eines anderen Füllstandmeßgerätes.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Füllstandmeßgerätes darge­ stellt, das zur Messung des Füllstandes in einem hermetisch verschlossenen, nicht dargestellten Behälter dient, der eine Durchführung 2 durch seine Behälterwand 1 aufweist. Es sei erwähnt, daß die angedeutete Wand 1 auch ein Flansch der rohrförmigen Durchführung 2 sein kann, der mit der Wand des Behälters verschweißt wird.

Durch die Durchführung 2 erstreckt sich ein Aufhängeteil 5, das in nicht dargestellter Weise mit einer Wiegeeinrichtung gekoppelt ist, die sich außerhalb des Behälters befindet und beispielsweise ähnlich der einen Dehnungsmeßstreifen aufweisenden Wiegeeinrichtung aus der DE-GM 82 16 672 aufgebaut sein kann. Am unteren Ende des Aufhängeteils 5 ist ein starrer Ringkörper 4 angeschweißt, der aus Stahl besteht. In diesen Ringkörper 4 ist an der der Verbindung mit dem Aufhängeteil 5 gegenüberliegenden Seite ein Halte­ element 6 eingeschweißt, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ringmaterials und der an seinen mit dem Ringkörper 4 verbundenen Enden ringförmige Verlängerungen 7 aufweist. An der in Fig. 1 unten liegenden Seite des Halteelementes befindet sich eine Bohrung, in die eine Aufhängestange 10′ mit an ihrem gegenüberliegenden Ende befestigten, länglichen Gewichtskörper (10) eingeschweißt oder -schraubt ist.

Der mittels des Aufhängeelementes 5 gehalterte Ringkörper 4 hängt mit seiner Ringkörperebene, die der Zeichenebene entspricht, lotrecht im Behälter, und er ist symmetrisch zu der in Fig. 1 als senkrechte Mittellinie angedeutete Verbindungslinie von Befestigung des Aufhängeteils 5 am Ringkörper 4 und Befestigung des Gewichtskörpers 10 am Ringkörper 4 ausgebildet. Der Ringkörper 4 ist über seinen größten Bereich von einem aus zwei Abschnitten bestehenden Faltenbalg 9 ummantelt, der vorzugsweise nicht in Berührung mit dem Ringkörper steht. Die unteren Enden der Abschnitte des Faltenbalges 9 sind mit den ringförmigen Verlängerun­ gen 7 des Halteelementes 6 dichtend verschweißt, während ihre oberen Enden durch Verschweißen dichtend mit den gegenüberliegenden Enden eines Rohrabschnittes 3 verbunden sind, der quer zur Mittelachse der Durchführung 2 verläuft und mit dieser verbunden ist. Der Rohrabschnitt 3 weist in seiner Querwand eine Öffnung auf, die eine fluchtende Verbindung zur Öffnung der Durchführung 2 bildet, und der Rohrabschnitt 3 ist so dimensioniert, daß der Ringkörper 4 in seinem Bereich mit für den Meßvorgang ausreichendem Hub in der Lotrechten hin- und herbewegt werden kann, d.h. der Ringkörper 4 ist im Behälter in der Lotrechten ausreichend frei hin- und herbewegbar aufgehängt.

Wie ohne weiteres zu erkennen ist, bildet die Ummantelung in Form des Balges 9 eine Abdichtung, durch die der Behälterinnenraum gegenüber der Durchführung 2 und damit gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, so daß sich der Ringkörper 4 in einem Bereich befindet, indem im wesent­ lichen Umgebungsdruck herrscht, während trotzdem auf ihn aufgeübte Druckänderungen infolge Änderung des Behälter­ innendrucks nicht zu Verlagerungen führen, weil der Ringkör­ per und auch die ihn umgebende Ummantelung völlig symme­ trisch ausgebildet sind, die Druckänderungen also von allen Seiten gleichmäßig auf Ringkörper und/oder Ummantelung einwirken.

Im Gebrauch des Füllstandmeßgerätes gemäß Fig. 1 taucht der Gewichtskörper 10 teilweise in die Flüssigkeit im Behälter ein, und infolge des Auftriebs, der durch das vom Gewichtskörper verdrängte Flüssigkeitsvolumen erzeugt wird, ist das auf den Ringkörper 4 wirkende Gewicht ein Maß für die Eintauchtiefe und damit ein Maß für den Flüssigkeits­ stand im Behälter. Entsprechend dem wirksamen Gewicht wird über den Ringkörper 4 das Aufhängeteil 5 in eine bestimmte Lage gebracht, die ein Maß für diesen Flüssigkeitsstand ist. Sinkt beispielsweise der Flüssigkeitsstand im Behälter ab, so vergrößert sich das auf den Ringkörper 4 wirkende Gewicht, und dieser wird in Fig. 1 geringfügig weiter nach unten verlagert, wobei er vorzugsweise keine Verformung erfährt. Diese Verlagerungsbewegung des Ringkörpers 4 führt zu einer entsprechenden Verlagerung des Aufhängeteils 5 und damit zur Anzeige eines anderen Flüssigkeitsstandes im Behälter. Die die Abdichtung bewirkende Ummantelung 9 muß bei der Verlagerungsbewegung des Ringkörpers 4 entsprechend verformt werden. Da die hierfür erforderlichen Kräfte jedoch bekannt sind, kann diese Verformung bei der Eichung der Wiegeeinrichtung bzw. der zugehörigen Anzeige berück­ sichtigt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ähnelt im wesentlichen der Anordnung aus Fig. 1, und gleiche Teile sind mit um "10" vergrößerte Bezugszeichen bezeichnet.

Wie dargestellt, ist der starre, vorzugsweise aus Stahl bestehende Ringkörper 14 in der Anordnung gemäß Fig. 2 von einem Rohr 19 ummantelt, das mit der Durchführung 12 durch die Behälterwand 11 durch Schweißen dichtend verbunden ist, so daß das Aufhängeteil 15 sich aus dem Rohr 19 durch die Durchführung 12 erstrecken kann. Das Rohr 19 dichtet daher in gleicher Weise, wie der Balg 9 gemäß Fig. 1 den Behälterinnenraum hermetisch gegenüber der Umgebung ab, wobei jedoch das Rohr 19, insbesondere wenn es aus Metall besteht, eine größere Druckfestigkeit aufweisen kann als der Balg 9 gemäß Fig. 1.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ist der Ringkörper 14 mittels des Aufhängeteils 15 bezüglich des oberen Teils der Ummantelung 19 sowie insbesondere bezüglich der Durchfüh­ rung 12 und damit bezüglich der Behälterwand 11 in der Lotrechten frei bewegbar. An der der Verbindung mit dem Aufhängeteil 15 gegenüberliegenden Seite des Ringkörpers 14 steht die Ummantelung 19 an der Innenseite des Ringkör­ pers 14 mit diesem in Verbindung und ist dort bei 16 mit dem Ringkörper 14 verschweißt. Diese Verbindungsstelle 16 entspricht in ihrer Funktion der Gewindebohrung 8 im Halteelement 6 gemäß Fig. 1. Unterhalb der Verbindungstel­ le 16 ist an der Ummantelung 19 der Gewichtskörper 20 befestigt. Er kann auch an einem die Ummantelung 19 im Bereich der Verbindungsstelle 16 umgebenden Ring augehängt sein.

Bei Änderungen der Gewichtsbelastung infolge weiterem Ein­ oder Austauchen des Gewichtskörpers 20 in die oder aus der Flüssigkeit im Behälter wird dann der Ringkörper 14 in der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise in der Lotrechten verlagert und so eine Gewichts- und damit Füllstandmessung vorgenommen, wobei selbstverständlich bei dieser Verlagerung des Ringkörpers 19 auch die Ummante­ lung 19 im Bereich der Verbindungsstelle 16 mit dem Ringkör­ per 14 in der Lotrechten bewegt wird. Dies hat eine entsprechende Verformung der Ummantelung 19 zur Folge, die bei der Eichung der Wiegeeinrichtung bzw. der zugehörigen Anzeige berücksichtigt werden kann.

Es sei erwähnt, daß Ummantelung 19 und Ringkörper 14 im in Fig. 2 mit 16 bezeichneten Bereich nicht unbedingt fest miteinander verbunden zu sein brauchen, sondern daß es auch ausreicht, wenn die Ummantelung 19 dort fest auf dem Ringkörper 14 aufliegt. Die infolge der nicht starren Verbindung auftretenden Fehler sind äußerst gering.

Claims (7)

1. Füllstandmeßgerät zur Messung des Füllstandes in hermetisch verschlossenen Behältern, mit einem teilwei­ se in die Flüssigkeit eintauchenden Gewichtskörper, dessen Eintauchtiefe durch Messung seines Gewichts bestimmt wird, wobei der Gewichtskörper über eine sich durch die Wand des Behälters erstreckende Aufhängung an einer Wiegeeinrichtung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung einen im Behälter vorgesehenen, starren, in der Lotrechten hin- und herbewegbaren Ringkörper (4; 14) aufweist, der den Gewichtskörper (10; 20) mit einem am Ringkörper (4; 14) befestigten, durch die Behälterwand (1; 11) führen­ den Aufhängeteil (5; 15) verbindet und dessen Ringkör­ perebene (4; 14) in der Lotrechten liegt, daß der Ringkörper (4; 14) von einer ringförmigen Ummante­ lung (9, 19) umgeben ist, die im Bereich der Durchfüh­ rung (2; 12) durch die Behälterwand (1; 11) dichtend mit dieser sowie im Bereich der Anbringung des Gewichtskörpers (10; 20) mit dem Ringkörper (4; 14) verbunden ist, und daß der Ringkörper (4; 14) symme­ trisch zur Verbindungslinie von Befestigung des Aufhän­ geteils (5; 15) an ihm und Anbringung des Gewichtskör­ pers (10; 20) an ihm ausgebildet ist.

2. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmige Ummantelung aus einem Falten­ balg (9) besteht, der im Bereich der Durchführung (2) durch die Behälterwand (1) mit den offenen Enden eines mit der Behälterwand (1) verbundenen, den Ringkör­ per (4) in diesem Bereich umgebenden Rohrabschnit­ tes (3) dichtend verbunden ist, der eine Öffnung für den Durchtritt des Aufhängeteils (5) aufweist, und daß zur Verbindung des Ringkörpers (4) mit dem Gewichtskör­ per (10) ein Halteelement (6) vorgesehen ist, das am Ringkörper (4) befestigt ist und mit dem der Falten­ balg (9) dichtend verbunden ist.

3. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteelement (6) einen größeren Durchmes­ ser als das Material des Ringkörpers (4) hat und daß das Halteelement (6) in den Verlauf des Materials des Ringkörpers (4) eingesetzt ist.

4. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ummantelung aus einem Rohr (19) besteht, das an der dem Verbindungspunkt von Ringkörper (14) und Aufhängeteil (15) gegenüberliegenden Seite des Ringkörpers (14) an dessen Innenseite mit dem Ringkör­ per (14) in Verbindung steht, und daß an den Gewichts­ körper (20) in der lotrechten die Verbindungsstelle (16) von Rohr (19) und Ringkörper (14) enthaltenden Ebene am Rohr (19) befestigt ist.

5. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß Rohr (19) und Ringkörper (14) an ihrer Verbindungsstelle (16) miteinander verschweißt sind.

6. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (19) aus Metall besteht.

7. Füllstandmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (14) aus Stahl besteht.