DE3742313C2

DE3742313C2 - Device for level measurement of very light, free-flowing bulk goods, especially of pre-expanded expandable polystyrene (EPS)

Info

Publication number: DE3742313C2
Application number: DE19873742313
Authority: DE
Inventors: Helmut Siegert; Hartmut Giehler; Heinz Dipl Ing Ende
Original assignee: Plasttechnik Greiz 07973 Greiz De GmbH
Current assignee: PLASTTECHNIK GREIZ GMBH, O-6600 GREIZ, DE
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2007-12-15
Also published as: DD260325A1; DE3742313A1

Description

Name of the invention

Vorrichtung zur Füllstandsgrenzmessung von sehr leichten, rieselfähigen Schüttgütern, ins besondere von vorgeschäumtem expandierenden Polystyrol (EPS).Device for level limit measurement of very light, free-flowing bulk goods, ins special of pre-expanded polystyrene (EPS).

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Grenzfüllstände eines Behälters mit rieselfähigem sehr leichtem Schüttgut der Kunst stoffverarbeitung, Getreidewirtschaft, Glas- und Keramikin dustrie, z. B. vorgeschäumtes expandierendes Polystyrol (EPS). The invention relates to a device for determination the limit fill levels of a container with pourable very light bulk goods of art materials processing, grain management, glass and ceramics industry, e.g. B. pre-expanded polystyrene (EPS).

Zur zuverlässigen Füllstandsgrenzmessung und Füllstandsregelung in Behältern mit extrem leichten Schüttgütern, z. B. vorgeschäumtes EPS, versagen bekannte Füllstandsmeßmethoden oder sind zu aufwendig bzw. störanfällig.For reliable level limit measurement and level control in containers with extremely light bulk materials, e.g. B. pre-expanded EPS, known level measurement methods fail or are too complex or prone to failure.

Bei der kapazitiven Füllstandsmeßmethode bildet eine Sonde mit der Behälterwand einen Kondensator, dessen Kapazität sich mit der Füllhöhe ändert und die als Füllstandssignal ausgewertet wird. (W. Erler, Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen, Verlag Technik Berlin, 1971). Die Kapazitätsänderung basiert auf der Änderung des Dielektrikums bei Füllstandsänderungen. Bei vorgeschäumtem EPS ist diese Änderung sehr gering, deshalb ist diese Art der Messung ungeeignet. Bekannt ist eine Füllstandsmessung durch eine in die Behälterwand eingelassene Membran, die bei Befüllung durch das Gewicht des Füllgutes einen Schalter drückt. Durch das geringe Gewicht des vorgeschäumten EPS versagt auch diese Methode. Bekannt sind Vorrichtungen, bei denen die Drehmomentänderung auf einen Drehflügel beim Eintauchen in das Schüttgut als Füllstandssignal ausgewertet wird (DE-PS 31 26 524, DD-WP 1 44 112, DE-OS 19 27 283). Um ein auswertbares Signal bei vorgeschäumtem EPS zu erhalten, muß der Drehflügel extrem groß sein. Außerdem wird die Einrichtung durch die bewegten Teile und durch die erforderliche empfindliche Auswertung störanfällig.In the capacitive level measurement method, a probe forms a capacitor with the container wall, the capacitance of which increases changes with the level and which is evaluated as a level signal. (W. Erler, electrical measurement of non-electrical quantities, Verlag Technik Berlin, 1971). The change in capacitance is based on the change in the dielectric when the level changes. At pre-expanded EPS, this change is very small, so this type of measurement is unsuitable. One is known Level measurement through a membrane embedded in the container wall, which when filled is determined by the weight of the contents presses a switch. This method also fails due to the low weight of the pre-expanded EPS. Devices are known in which the torque change a rotary vane is evaluated as a level signal when immersed in the bulk material (DE-PS 31 26 524, DD-WP 1 44 112, DE-OS 19 27 283). In order to obtain an evaluable signal with pre-expanded EPS, the rotating wing must be extremely large. In addition, the Setup by the moving parts and by the required sensitive evaluation susceptible to failure.

Bekannt ist ein Membranvibrationsfüllstandsmesser, bei dem eine vibrierende Stahlmembran in der Behälterwand eingebaut ist und die Dämpfung durch das Füllgut als Maß für den Füllstand ausgewertet wird (DD-WP 2 26 370).A membrane vibration level meter is known in which a vibrating steel membrane is installed in the container wall and the damping by the filling material is evaluated as a measure of the filling level (DD-WP 2 26 370).

Um bei vorgeschäumtem EPS eine auswertbare Änderung der Dämpfung der Membran durch das Schüttgut zu erreichen, muß diese sehr groß sein und mit einer relativ großen Amplitude schwingen, wodurch die Lebenserwartung negativ beeinflußt wird.In order to achieve an evaluable change in the damping of the membrane by the bulk material with pre-expanded EPS, must these are very large and vibrate with a relatively large amplitude, which has a negative impact on life expectancy becomes.

In der DE-OS 22 09 260 wird eine Vorrichtung zur Füllstandsgrenzmessung mit selbsterregtem Schwinger beschrieben. Der Schwinger ist als Metallstab ausgebildet, der sich innerhalb eines feststehenden Dauermagneten bewegt. Dieser konstruktive Aufbau ist bei der Messung von EPS problematisch, da durch anhaftendes Material und fehlende Selbstrreinigung Verstopfungen nicht auszuschließen sind und damit die Schwingung entgegen dem tatsächlichen Füllstand nicht erfolgt.DE-OS 22 09 260 describes a device for level limit measurement described with self-excited vibrator. The transducer is as Metal rod formed, which is within a fixed Permanent magnet moves. This construction is with Measurement of EPS is problematic because of adhesive material and lack of self-cleaning blockages cannot be excluded and thus the vibration against the actual level not happened.

In der DE-AS 28 55 643 wird eine Vorrichtung mit einem durch Rückkopplung selbsterregbaren Schwingungsgebilde, bestehend aus zwei Drehschwingern, beschrieben, bei dem Schwingungsenergie auf das Schüttgut übergeht. Durch die Abstimmung der Resonanzfrequenz, Kraftkompensation, und Dämpfung des unteren, als Meßglied dienenden Schwingers, soll die Füllstandsgrenzmessung auch von leichten Schüttgütern möglich sein. Die geringe Amplitude des Schwingers kann bei dem sehr lose liegenden vorgeschäumten EPS dazu führen, daß eine auswertbare Dämpfung nicht erreicht wird und damit die Anwendung für dieses EPS in Frage steht. Die Einrichtung erfordert eine genaue Abstimmung beider Systeme, die aufwendig ist. Über längere Zeit kann die Betriebssicherheit durch Veränderung der verwendeten Membranen, in denen die Schwinger eingespannt sind, negativ beeinflußt werden. Die Auswerteschaltung für die Impulse des Rückkopplungskreises besteht aus einem Schwellwertdiskriminator und einem Relais.In DE-AS 28 55 643, a device with a self-excitable oscillation structure is provided by feedback consisting of two rotary transducers, in which vibrational energy is transferred to the bulk material. By voting the The resonance frequency, force compensation, and damping of the lower oscillator, which serves as a measuring element, are said to Level measurement of light bulk goods may also be possible. The low amplitude of the transducer can very loose lying pre-expanded EPS lead to the fact that an evaluable damping is not achieved and thus the Application for this EPS is in question. The setup requires a precise coordination of both systems, which is complex. Over a long period of time, operational safety can be changed by changing the membranes used in which the transducers are clamped, negatively influenced. The evaluation circuit for the pulses of the feedback circuit consists of a threshold discriminator and a relay.

In der US-Patentschrift 40 35 789 wird ein Füllstandsgrenzschalter für Flüssigkeiten beschrieben, bei dem ein Dauermagnet in Schwingungen versetzt wird und die Auswertung über Reedkontakt erfolgt. Bei diesem konstruktiven Aufbau reicht die Empfindlichkeit für EPS nicht aus, weiterhin besteht die Gefahr von Verstopfungen des Sensors, er ist nur für Flüssigkeiten geeignet.In US Patent 40 35 789 a level switch described for liquids in which a permanent magnet in Vibrations are offset and the evaluation via reed contact he follows. With this construction, that's enough Sensitivity to EPS is not sufficient, there is still the danger of clogging of the sensor, it is only for liquids suitable.

Bekannt ist ein Füllstandsgrenzschalter, der mit einem mit fester Frequenz erregten elektromechanischen Tastglied, als Pendel bezeichnet, arbeitet, und bei dem über einen Kontakt, der Impulse liefert, der Füllstand ausgewertet wird (CH-PS 5 28 071). Die Bewegung wird von einem Elektromagneten und einer Rückholfeder über Hebel auf das Tastglied übertragen. Bei vorgeschäumtem EPS versagt diese Methode, da die elektromechanische Erregung des Tastgliedes zur Überwindung der mechanischen Widerstände und zur Betätigung eines Kontaktes im Vergleich zu dem geringen Widerstand dieses EPS zu groß ausgelegt werden muß. Die Auswertung über Kontakt weist die Nachteile kontaktbehafteter Systeme wie relativ geringe Lebenserwartung auf. Die mechanische Bewegungsübertragung bringt Nachteile bezüglich Lebenserwartung und Betriebssicherheit. Die Auswerteschaltung für die Impulse besteht aus einer Zeitstufe und Schmitt-Trigger.A fill level limit switch is known, which has an electromechanical sensing element excited with a fixed frequency, as a pendulum designated, works, and in which the level is evaluated via a contact that provides pulses (CH-PS 5 28 071). The Movement is transmitted from an electromagnet and a return spring to the probe via levers. At Pre-expanded EPS fails this method because the electromechanical excitation of the probe to overcome the mechanical resistances and to actuate a contact compared to the low resistance of this EPS too large must be interpreted. The evaluation via contact has the disadvantages of contact systems such as relatively minor Life expectancy. The mechanical movement transmission has disadvantages in terms of life expectancy and Operational safety. The evaluation circuit for the pulses consists of a time step and Schmitt trigger.

Bei Anordnung von zwei Füllstandsgrenzschaltern mit Schwingungsgebilden zur Gewinnung eines Ober- und Unterwertes zur Regelung eines Füllvorganges ist es nachteilig, den oberen Füllstandsgrenzschalter dauernd schwingen zu lassen, da dieser nur kurzzeitig vom Füllgut bedeckt wird. Die lange Schwingdauer führt zu erhöhtem Verschleiß der schwingenden Elemente.When two level limit switches with vibration structures are arranged to obtain an upper and lower value to regulate a filling process, it is disadvantageous to keep the upper level limit switch vibrating, since this is only briefly covered by the product. The long period of oscillation leads to increased wear of the oscillating elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige, einfache Füllstandsgrenzmeßvorrichtung für sehr leichte Schüttgüter, z. B. vorgeschäumtes EPS, zu finden, mit deren Hilfe Grenzstände überwacht werden können.The object of the invention is to provide a reliable, simple level limit measuring device for very light bulk goods, for. B. pre-expanded EPS, with the help of which limit levels can be monitored.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention the object is achieved by the features of patent claim 1.

Das die Pendellänge bestimmende Element ist vorzugsweise ein weicher, elastischer Kunststoffstreifen, dessen Maß in Richtung der Schwingebene ein mehrfaches kleiner, vorzugsweise kleiner als ¹/₅ des Maßes quer zur Schwingebene ist. Der am unteren Ende des Kunststoffstreifens befestigte Permanentmagnet weist eine Polung in Richtung der Schwingebene auf. Die Meßspule sowie die Triebspule sind mit waagerechter Lage ihrer Achsen in einer Ebene mit der Trennfläche der Polung des Per manentmagneten untereinander angeordnet. Insbesondere ist die Meßspule durch einen magnetischen Schirm getrennt unterhalb der Triebspule angeordnet. Im Rückkopplungskreis ist ein in seinem Arbeitspunkt etwa halbaufgesteuerter Wechselspannungs verstärker mit einer Spannungsphasendrehung von 180° oder 360° angeordnet.The element determining the pendulum length is preferably a soft, elastic one Plastic strips, the dimension of which is several times smaller in the direction of the oscillation plane, preferably smaller than ½ of the dimension transversely to the vibration level. The permanent magnet attached to the lower end of the plastic strip has a polarity in the direction the vibration level. The measuring coil and the drive coil are with their axes in a horizontal position in one plane with the Interface of polarity of the Per magnet arranged one below the other. In particular, the Measuring coil separated by a magnetic screen below the drive coil arranged. There is an in in the feedback loop its operating point is approximately semi-controlled AC voltage amplifier with a voltage phase rotation of 180 ° or 360 ° arranged.

Bei der Anordnung eines Wechselspannungsverstärkers mit einer Phasendrehung von 180° ist der Ausgang des Wechselspannungs verstärkers mit dem Anfang der Wicklung der Triebspule und der Eingang des Wechselspannungsverstärkers mit dem Ende der Meß spule bei gleichem Wickelsinn beider Spulen verbunden.When arranging an AC amplifier with a Phase rotation of 180 ° is the output of the AC voltage amplifier with the start of the winding of the drive coil and the Input of the AC voltage amplifier at the end of the measurement coil connected with the same winding direction of both coils.

Bei Anordnung eines Wechselspannungsverstärkers mit einer Pha sendrehung von 360° ist der Ausgang des Wechselspannungsver stärkers mit dem Anfang der Wicklung der Triebspule und der Eingang des Wechselspannungsverstärkers mit dem Anfang der Meß spule bei gleichem Wickelsinn beider Spulen verbunden.When arranging an AC voltage amplifier with a Pha 360 ° rotation is the output of the AC voltage ver stronger with the beginning of the winding of the drive coil and the Input of the AC voltage amplifier with the start of the measurement coil connected with the same winding direction of both coils.

Bei der Füllstandsregelung mit einem oberen und einem unteren in der zu überwachenden Füllstandszone angeordneten Füllstands grenzschalter, deren Ausgänge mit einer Halteschaltung verbun den sind, ist der Ausgang der Halteschaltung über eine Entkopp lungsdiode mit dem Ausgang des Wechselspannungsverstärkers des Rückkopplungskreises des oberen Füllstandsgrenzschalters ver bunden. Im Ausgangszustand "Füllstandsgrenze vom Füllgut nicht erreicht und ausgeschalteter Betriebsspannung für den Füll standsgrenzschalter" befindet sich das Schwerependel in lot rechter Stellung, die Trennfläche der Polung des Permanent magneten steht der Triebspule und der Meßspule gegenüber. Mit Zuschaltung der Betriebsspannung des Füllstandsgrenzschal ters wird der Wechselspannungsverstärker des Rückkopplungs kreises halb auf seinen Arbeitspunkt aufgesteuert und in der Triebspule ein Magnetfeld mit definierter Polung erzeugt. Dieses Magnetfeld übt auf den Permanentmagneten eine drehende Kraft aus. Infolge der geometrischen Gestaltung des die Pendellänge bestimmenden Elementes nur quer zur Triebspule möglichen Be wegungsrichtung des Schwerependels wird dieses in einer Rich tung bis zu seinem Umkehrpunkt ausgelenkt.For level control with an upper and a lower one arranged in the level zone to be monitored limit switch, the outputs of which are connected to a hold circuit are the output of the hold circuit via a decoupling tion diode with the output of the AC voltage amplifier Feedback circuit of the upper level switch ver bound. In the initial state "Level limit of the product not reached and switched off operating voltage for the filling level limit switch "the pendulum of gravity is in plumb right position, the interface of the polarity of the permanent The magnet faces the drive coil and the measuring coil. With connection of the operating voltage of the fill level limit scarf ters the AC voltage amplifier of the feedback half steered towards its working point and in the Drive coil generates a magnetic field with a defined polarity. This Magnetic field exerts a rotating force on the permanent magnet out. Due to the geometric design of the pendulum length determining element possible only transversely to the drive coil Direction of movement of the pendulum of gravity becomes one direction tion deflected to its turning point.

Danach schwingt das Schwerependel zurück und bewirkt über die Meßspule und den Wechselspannungsverstärker des Rückkopplungs kreises den Abbau des Magnetfeldes der Triebspule. Dadurch schwingt das Schwerependel bis zum entgegengesetzten Umkehr punkt. Beim Zurückschwingen wird über die Meßspule und den Wechselspannungsverstärker des Mitkopplungskreises das Magnet feld in der Triebspule wieder aufgebaut und auf das Schwerepen del wird erneut eine antreibende Kraft ausgeübt. Dieser Vorgang wiederholt sich, das Schwerependel schwingt. Am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers liegt die Schwingung als Spannungs signal an. Die Auswerteschaltung signalisiert diesen Zustand als "LOW"-Pegel.Then the pendulum of gravity swings back and effects over the Measuring coil and the AC voltage amplifier of the feedback the degradation of the magnetic field of the drive coil. Thereby the pendulum of gravity swings until the opposite reversal Point. When swinging back is over the measuring coil and AC amplifier of the positive feedback circuit the magnet field in the drive coil and rebuilt on the heavy pen del is again a driving force. This process repeats itself, the heavy pendulum swings. At the exit of the AC amplifier, the oscillation is as voltage signal on. The evaluation circuit signals this state as a "LOW" level.

Erreicht das Füllgut die Füllstandsgrenze, taucht das Schwere pendel mit seinem unteren Ende in das Füllgut ein und es geht Schwingungsenergie auf das Füllgut über, was zur Dämpfung der Schwingung des Schwerependels und schließlich zu dessen Still stand führt. Damit liegt am Ausgang des Wechselspannungsver stärkers keine Spannungsschwingung mehr an, der Wechselspannungs verstärker befindet sich dauernd im Arbeitspunkt. Das Ausblei ben der Spannungsschwingung am Ausgang des Spannungsverstärkers wird durch die Auswerteschaltung als "High"-Pegel signalisiert. Sinkt das Füllgut unter die Füllstandsgrenze, wird das untere Ende des Schwerependels frei von Füllgutteilchen. Durch die Kraftwirkung des Magnetfeldes der Triebspule, die durch den Wechselspannungsverstärker, der sich bei gebremsten Schwere pendel dauernd im Arbeitspunkt befindet, erzeugt wird, wird das von Füllgut freiwerdende Schwerependel ausgelenkt und be ginnt erneut zu schwingen. Die Auswerteschaltung signalisiert Füllstandsgrenze nicht erreicht als "LOW"-Pegel.If the filling material reaches the filling level limit, the heaviness dips swing into the contents with its lower end and it works Vibration energy on the product, resulting in the damping of the Vibration of the pendulum of gravity and finally to its silence stood leads. This is at the output of the AC voltage ver no longer vibrates, the alternating voltage amplifier is always in the working point. The failure ben of the voltage oscillation at the output of the voltage amplifier is signaled by the evaluation circuit as a "high" level. If the product drops below the level limit, the lower one End of the gravity pendulum free of product particles. Through the Force effect of the magnetic field of the drive coil by the AC voltage amplifier, which is when the severity is braked pendulum is constantly in the working point, is generated the heavy pendulum released from the product is deflected and be starts to swing again. The evaluation circuit signals Level limit not reached as "LOW" level.

Durch die Anordnung der Meßspule unterhalb der Triebspule wird ein größeres Wechselspannungssignal am Eingang des Wechsel spannungsverstärkers erreicht, durch die Anordnung eines mag netischen Schirms zwischen Trieb- und Meßspule wird die Rück wirkung der Triebspule auf die Meßspule über eine direkte mag netische Kopplung vermindert.The arrangement of the measuring coil below the drive coil a larger AC signal at the input of the AC voltage amplifier achieved by arranging a mag netic screen between drive and measuring coil is the back effect of the drive coil on the measuring coil via a direct mag net coupling reduced.

Durch den phasendefinierten Anschluß von Trieb- und Meßspule an den Wechselspannungsverstärker wird erreicht, daß die ver bleibende direkte magnetische Kopplung der Triebspule auf die Meßspule als Gegenkopplung wirkt, wodurch ein selbständiges Schwingen des Rückkopplungskreises ohne die Bewegung des Per manentmagneten verhindert wird. Die Mitkopplung und damit die Schwingungserzeugung erfolgt ausschließlich über die Bewegung des Permanentmagneten des Schwerependels.Thanks to the phase-defined connection of the drive and measuring coils to the AC amplifier is achieved that the ver permanent direct magnetic coupling of the drive coil to the Measuring coil acts as a negative feedback, creating an independent Swing the feedback loop without the movement of the per magnet is prevented. The positive feedback and thus the Vibration is generated exclusively through movement of the permanent magnet of the pendulum of gravity.

Bei der Regelung des Füllstandes in einer Füllstandszone sind die Ausgänge eines oberen Füllstandsgrenzschalters und eines unteren Füllstandsgrenzschalters über eine Halteschaltung, als NAND-Glied in Verbindung mit der Blockierung des oberen Füll standsgrenzschalters ausgeführt, verbunden, von der das Signal "Füllen" bei "LOW"-Pegel am Ausgang der Halteschaltung über den Schaltverstärker "Füllen" erzeugt wird. Durch die Verbindung des Ausgangs der Halteschaltung über eine Diode mit dem Aus gang des Wechselspannungsverstärkers des oberen Füllstands grenzschalters wird eine Blockierung der Schwingung des Schwere pendels des oberen Füllstandsgrenzschalters erreicht, indem bei der Meldung "beide Füllstandsgrenzen erreicht", d. h., bei de Füllstandsgrenzschalter melden "High"-Pegel, am Ausgang der Halteschaltung "LOW"-Pegel anliegt, der den Wechselspan nungsverstärker des oberen Füllstandsgrenzschalters blockiert, indem der Ausgang des Wechselspannungsverstärkers des oberen Füllstandsgrenzschalters fest auf "LOW"-Pegel gezogen wird. Damit gelangt keine Spannungsschwingung auf die Auswerteschal tung des oberen Füllstandsgrenzschalters und an dessen Ausgang bleibt der "High"-Pegel erhalten. Erst wenn das Schwerependel des unteren Füllstandsgrenzschalters wieder schwingt, d. h., der Füllstand befindet sich unter der unteren Füllstandsgrenze, und der untere Füllstandsgrenzschalter liefert "LOW"-Pegel, wird die Halteschaltung aufgelöst und am Ausgang der Halteschaltung entsteht "High"-Pegel.When regulating the level in a level zone the outputs of an upper level switch and one lower level limit switch via a hold circuit, as NAND link in connection with the blocking of the upper fill level limit switch executed, connected, from which the signal "Fill" at "LOW" level at the output of the hold circuit via the Switch amplifier "fill" is generated. Through the connection the output of the hold circuit via a diode with the off gear of the AC amplifier of the upper level limit switch will block the vibration of gravity pendulum of the upper level switch reached by when the message "both fill level reached", d. i.e. at de Level switches report "high" level at the output the hold circuit "LOW" level is present, the AC voltage power amplifier of the upper level limit switch blocked, by the output of the AC amplifier of the upper Level limit switch is pulled firmly to "LOW" level. This means that no voltage oscillation reaches the evaluation scarf tion of the upper level switch and at its output the "high" level remains. Only when the heavy pendulum the lower level switch swings again, d. i.e. the Level is below the lower limit, and the lower level switch provides "LOW" level the hold circuit is released and at the output of the hold circuit "high" level arises.

Damit wird die Blockierung des Schwerependels des oberen Füll standsgrenzschalters aufgelöst, dessen Wechselspannungsver stärker geht in seinen Arbeitspunkt, das Magnetfeld der Trieb spule wird auf ca. die Hälfte reduziert und das Schwerependel des oberen Füllstandsgrenzschalters beginnt ebenfalls zu schwingen, am Ausgang dessen Auswerteschaltung entsteht "LOW"-Pegel.This will block the gravity pendulum of the upper fill level limit switch resolved, the AC voltage ver the magnetic field of the drive moves more strongly into its working point coil is reduced to about half and the heavy pendulum of the upper level limit switch also starts swing, at the output whose evaluation circuit is created "LOW" level.

Durch den "High"-Pegel am Ausgang der Halteschaltung wird das Signal "Füllen" aktiviert, bis der obere Füllgrenzstand er reicht ist, was am Ausgang der Halteschaltung wieder "LOW"-Pe gel erzeugt.The "high" level at the output of the hold circuit will The "Fill" signal is activated until the upper fill level is enough, what is "LOW" -Pe again at the output of the hold circuit gel generated.

Embodiment

In den Zeichnungen sind Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Darin zeigtEmbodiments of the device according to the invention are shown in the drawings. In it shows

Fig. 1 Schwerependel mit Befestigung und Spulen; Seitenansicht. Fig. 1 heavy pendulum with attachment and coils; Side view.

Fig. 2 Schwerependel mit Befestigung und Spulen, ohne Be hälterwand gezeichnet; Vorderansicht. Fig. 2 heavy pendulum with attachment and coils drawn without loading container wall; Front view.

Fig. 3 Schaltung des Füllstandsgrenzschalters. Fig. 3 circuit of the level switch.

Fig. 4 Füllstandsregelung. Fig. 4 level control.

Gemäß Fig. 1 und 2 wird ein Schwerependel 1, bestehend aus dem die Pendellänge bestimmenden Element 2, das aus einem weichen, elastischen Kunststoffstreifen aus PUR-Elaste mit dem Maßver hältnis Dicke zu Breite gleich 1 zu 6 besteht, und dem daran befestigten Permanentmagneten 3, einem in Längsrichtung gepol ten Stabmagneten, in der zu überwachenden Füllstandsgrenze mittels der Pendelbefestigung 8, in der das obere Ende des Kunststoffstreifens eingespannt ist, an der Behälterwand 6 angeordnet. In einer Ebene mit der Trennfläche der Polung z des Permanentmagneten 3 stehen mit waagerechter Lage ihrer Achsen x; y die Meßspule 4 und die Triebspule 5 dem Permanent magneten 3 gegenüber. Die Meßspule 4 und die Triebspule 5 sind bei einer Anzahl von ca. 5000 Windungen gleichsinnig gewickelt, besitzen einen Kern aus Weicheisen und sind auf dem nicht ferromagnetischen Trägerelement 7 aus Kunststoff, das als Teil der Behälterwand 6 ausgebildet ist, befestigt.According to Fig. 1 and 2 is a gravity pendulum 1, consisting of the pendulum length determining element 2 made of a soft, elastic plastic strip of polyurethane Elaste with the Maßver ratio thickness to width is 1 to 6, and the attached permanent magnet 3 , a pole magnet in the longitudinal direction, arranged in the level limit to be monitored by means of the pendulum fastening 8 , in which the upper end of the plastic strip is clamped, on the container wall 6 . In a plane with the separating surface of the polarity z of the permanent magnet 3 are with their axes x in a horizontal position; y the measuring coil 4 and the drive coil 5 the permanent magnet 3 opposite. The measuring coil 4 and the drive coil 5 are wound in the same direction with a number of approximately 5000 turns, have a core made of soft iron and are fastened on the non-ferromagnetic carrier element 7 made of plastic, which is designed as part of the container wall 6 .

Die Meßspule 4 ist unterhalb der Triebspule 5 durch einen mag netischen Schirm 9 räumlich getrennt angeordnet. In Fig. 3 ist der Füllstandsgrenzschalter 21 dargestellt. Die Trieb spule 5 ist mit dem Anfang ihrer Wicklung an den Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 10, der als einstufige im Arbeits punkt halb aufgesteuerte Transistorverstärkerstufe mit einer Stromverstärkung von ca. 150 bis 200 und einer Spannungspha sendrehung von 180 ausgebildet ist, angeschlossen. Das Ende der Wicklung der Triebspule 5 ist an die Betriebsspannung U_B, die 12 V beträgt, angeschlossen. Das Ende der Wicklung der Meßspule 4 ist an den Eingang des Wechselspannungsverstärkers 10 angeschlossen, der Anfang der Wicklung der Meßspule 4 liegt auf Masse. Das Schwerependel 1 bildet zusammen mit der Trieb spule 5, der Meßspule 4 und dem Wechselspannungsverstärker 10 einen Rückkopplungskreis 20, wobei zwischen Triebspule 5 und Meßspule 4 direkt über die verbleibende magnetische Beeinflus sung eine Gegenkopplung und die Mitkopplung ausschließlich über die Bewegung des Permanentmagneten 3 erfolgt. Der Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 10 ist mit einer Auswerteschaltung 11 verbunden, die aus dem Entkopplungsglied 12, dem Zeitglied 16 und dem Trigger 19 besteht. Das Entkopplungsglied 12 be steht aus dem Entkopplungskondensator 13, dem Entladewiderstand 14 und der Diode 15. Das Zeitglied 16 besteht aus dem Wider stand 17, der mit einer Seite an die Betriebsspannung U_B ange schlossen ist und dem Kondensator 18. Über den Entkopplungs kondensator 13 und die Diode 15 gelangt die negative Halbwelle der bei Schwingung des Schwerependels 1 am Ausgang des Wechsel spannungsverstärkers 10 anliegenden Wechselspannung, die eine Frequenz von ca. 3 Hz aufweist, auf den Eingang des Triggers 19, an den gleichzeitig das Zeitglied 16 mit einer Zeitkon stante, die der doppelten Schwingdauer der Pendelschwingung, sie beträgt ca. 1 s, entspricht, angeschlossen ist. Durch die negative Halbwel le der Wechselspannung kann sich der Kondensator 18 nicht auf laden, der Trigger 19 ist nicht durchgesteuert und liefert an seinem Ausgang "LOW"-Pegel als Meldung "Füllstandsgrenze durch das Füllgut nicht erreicht". Bleibt die Wechselspannung am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 10 durch Blockierung der Schwingung des Schwerependels 1 durch das Füllgut aus, so kann sich der Kondensator 18 über den Widerstand 17 aufladen, der Trigger 19 schaltet durch und liefert an seinem Ausgang "High"-Pegel als Meldung "Füllstandsgrenze durch das Füllgut erreicht".The measuring coil 4 is arranged below the drive coil 5 by a mag netic screen 9 spatially separated. The level limit switch 21 is shown in FIG. 3. The drive coil 5 is connected with the beginning of its winding to the output of the AC amplifier 10 , which is designed as a single-stage in the working point semi-open transistor amplifier stage with a current gain of about 150 to 200 and a voltage phase rotation of 180, is connected. The end of the winding of the drive coil 5 is connected to the operating voltage U _B , which is 12 V. The end of the winding of the measuring coil 4 is connected to the input of the AC voltage amplifier 10 , the beginning of the winding of the measuring coil 4 is grounded. The gravity pendulum 1 forms together with the drive coil 5 , the measuring coil 4 and the AC voltage amplifier 10, a feedback circuit 20 , with the drive coil 5 and the measuring coil 4 directly via the remaining magnetic influence, a negative feedback and the positive feedback takes place exclusively via the movement of the permanent magnet 3 . The output of the AC voltage amplifier 10 is connected to an evaluation circuit 11 , which consists of the decoupling element 12 , the timing element 16 and the trigger 19 . The decoupling member 12 consists of the decoupling capacitor 13 , the discharge resistor 14 and the diode 15 . The timer 16 consists of the opposing stand 17 , which is connected to the operating voltage U _B with one side and the capacitor 18th About the decoupling capacitor 13 and the diode 15 , the negative half-wave of the oscillation of the heavy pendulum 1 at the output of the AC voltage amplifier 10 applied AC voltage, which has a frequency of about 3 Hz, to the input of the trigger 19 , to which the timing element simultaneously 16 with a time constant that is twice the oscillation period of the pendulum oscillation, which is approximately 1 s, is connected. Due to the negative Halbwel le of the AC voltage, the capacitor 18 can not charge, the trigger 19 is not controlled and provides at its output "LOW" level as a message "Level limit not reached by the product". If the AC voltage at the output of the AC voltage amplifier 10 remains due to the filling material blocking the oscillation of the gravity pendulum 1 , the capacitor 18 can charge via the resistor 17 , the trigger 19 switches through and delivers "high" level at its output as a message " Level reached by the product ".

Gemäß Fig. 4 sind zum Zweck der Füllstandsregelung ein oberer Füllstandsgrenzschalter 21.1 und ein unterer Füllstandsgrenz schalter 21.2 in der zu regelnden Füllstandszone angeordnet. Die Ausgänge der Füllstandsgrenzschalter 21.1; 21.2 sind an die Eingänge der Halteschaltung 22, die als NAND-Glied in Ver bindung mit der Blockierung des oberen Füllstandsgrenzschal ters 21.1 ausgeführt ist, angeschlossen. An den Ausgang der Halteschaltung 22 ist der Eingang des Schaltverstärkers "Fül len" 23 und über die Entkopplungsdiode 24 der Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 10 des oberen Füllstandsgrenz schalters 21.1 für dessen Blockierung angeschlossen. Am Ausgang des Schaltverstärkers "Füllen" 23 liegt das Signal "Füllen" zur Steuerung von peripheren Nachfülleinrichtungen an.According to Fig. 4, an upper level switch 21.1 and a lower level limit switches are arranged in the 21.2 to be controlled level zone for the purpose of filling level control. The outputs of the level limit switches 21.1; 21.2 are connected to the inputs of the holding circuit 22 , which is designed as a NAND element in connection with the blocking of the upper level limit switch 21.1 . At the output of the holding circuit 22 , the input of the switching amplifier "Füll len" 23 and via the decoupling diode 24, the output of the AC amplifier 10 of the upper level limit switch 21.1 is connected for blocking it. The signal "fill" for controlling peripheral refill devices is present at the output of the switching amplifier "fill" 23 .

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

1 Schwerependel
2 Element (die Pendellänge bestimmend)
3 Permanentmagnet
4 Meßspule
5 Triebspule
6 Behälterwand
7 nichtferromagnetisches Trägerelement
8 Pendelbefestigung
9 magnetischer Schirm
10 Wechselspannungsverstärker
11 Auswerteschaltung
12 Entkopplungsglied
13 Entkopplungskondensator
14 Entladewiderstand
15 Diode
16 Zeitglied
17 Widerstand
18 Kondensator
19 Trigger
20 Rückkopplungskreis
21 Füllstandsgrenzschalter
21.1 oberer Füllstandsgrenzschalter
21.2 unterer Füllstandsgrenzschalter
22 Halteschaltung
23 Schaltverstärker "Füllen"
24 Entkopplungsdiode
X Achse der Meßspule
Y Achse der Triebspule
Z Trennfläche der Polung (des Permanentmagneten)
U_B Betriebsspannung 1 heavy pendulum
2 element (determining the pendulum length)
3 permanent magnet
4 measuring coil
5 drive coil
6 container wall
7 non-ferromagnetic carrier element
8 pendulum attachment
9 magnetic screen
10 AC amplifiers
11 evaluation circuit
12 decoupling element
13 decoupling capacitor
14 discharge resistance
15 diode
16 timer
17 resistance
18 capacitor
19 triggers
20 feedback circuit
21 level switch
21.1 upper level switch
21.2 lower level switch
22 hold circuit
23 switching amplifier "filling"
24 decoupling diode
X axis of the measuring coil
Y axis of the drive coil
Z polarity (permanent magnet) interface
U _B operating voltage

Claims

1.Device for level limit measurement of very light, free-flowing bulk goods, in particular of pre-expanded expandable polystyrene, with the arrangement of a level limit switch at the level to be monitored in a storage container, the limit being converted from a self-excitable vibration structure by feedback, in which vibration energy is transferred to the bulk, and A device for evaluating the vibration state exists, characterized in that the oscillating structure is a vibrating only in one plane heavy pendulum ( 1 ) with a permanent magnet at its lower end ( 3 ) is arranged as a pendulum mass and the permanent magnet ( 3 ) on a non-ferromagnetic carrier element ( 7 ), which is formed as part of the container wall ( 6 ), fastens a drive coil ( 5 ) and a spatially separated measuring coil ( 4 ) of a feedback circuit ( 20 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a soft, elastic plastic strip, the thickness of which is several times smaller than the width in the direction transverse to the oscillating plane, is arranged as a pendulum length-determining element ( 2 ) and the permanent magnet ( 3 ) has a polarity in the direction of the vibrating plane and the measuring coil ( 4 ) and the drive coil ( 5 ) with the horizontal position of their axes (x; y) in one plane with the separating surface of the polarity (Z) of the permanent magnet ( 3 ) below are arranged one another.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring coil ( 4 ) is arranged below the drive coil ( 5 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a magnetic shield ( 9 ) is arranged between the drive coil ( 5 ) and the measuring coil ( 4 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the feedback circuit ( 20 ) is arranged in its operating point approximately half-open AC amplifier ( 10 ) with a voltage phase rotation of 180 °, the output of which begins with the start of the winding of the drive coil ( 5th ) and its input are connected to the end of the winding of the measuring coil ( 4 ) and drive coil ( 5 ) and measuring coil ( 4 ) have the same winding direction.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the feedback circuit ( 20 ) is arranged in its operating point approximately half-open AC amplifier ( 10 ) with a voltage phase rotation of 360 °, the output of which begins with the start of the winding of the drive coil ( 5th ) and its input are connected to the start of the winding of the measuring coil ( 4 ) and drive coil ( 5 ) and measuring coil ( 4 ) have the same winding direction.

7. Device according to one of claims 1 to 6, with an upper and a lower in the monitoring level zone angeord designated level switch, the outputs of which are connected to a holding circuit, characterized in that the output of the holding circuit ( 22 ) via a decoupling diode ( 24 ) is connected to the output of the AC voltage amplifier ( 10 ) of the upper level switch ( 21.1 ).