DE3804674A1 - Kapazitive fuellstandsmesssonde - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Füll
standsmeßsonde für in einem Rohr gefördertes Gut.
Ausgangspunkt der Erfindung sind Probleme gewesen,
die an den vertikalen Zuführrohren auftreten, durch die
Extruder mit Pulver, Granulat oder Schnitzeln gefüllt
werden. In diesen Zuführrohren muß ein Füllstandssensor
vorhanden sein, um ein Leerlaufen des Extruders zu ver
meiden bzw. die Nachlieferung des Förderguts zu steuern.
Wenn eine bestimmte Füllstandshöhe in dem Zuführrohr unter
schritten wird, wird der Extruder stillgesetzt oder neues
Fördergut nachgefördert.
Es sind für diesen Zweck in der Wandung des Rohres
angeordnete kapazitive Füllstandsmeßsonden bekannt, die
ein räumlich ziemlich begrenztes Feld erzeugen. Eine Aus
führungsmöglichkeit solcher Sonden ist in der DE-OS 14 98 404
wiedergegeben. Bei dem den Ausgangspunkt der Erfindung bil
denden Anwendungsfall läßt die Funktion der bekannten
Sonden, bedingt durch die Eigenart des Fördergutes, zu
wünschen übrig. Das Fördergut, nämlich Pulver, Granulat
oder Schnitzel verschiedener Kunststoffarten füllt den Raum
nicht homogen aus wie eine Flüssigkeit, sondern weist lokal
unterschiedliche Dichte auf. Auch bilden sich innere Hohl
räume und Schüttkegel. Die Förderung erfolgt schubweise,
insofern bei jeder Umdrehung der Schnecke des Extruders
eine bestimmte Menge am unteren Ende des Zuführrohres ab
genommen wird und das Fördergut in dem darüberstehenden
Zuführrohr um eine entsprechende Strecke nachrutscht. Alle
diese Umstände wirken dahin zusammen, daß das Ansprech
verhalten der bekannten kapazitiven Füllstandsmeßsonden
unsicher ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kapa
zitive Füllstandsmeßsonde der dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 entsprechenden Art dahin zu verbessern, daß
sie sicherer anspricht.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge
gebene Erfindung gelöst.
Es ist hierdurch erreicht, daß das Feld nicht nur
einen begrenzten Raumbereich an der Seite des Fördergut
stroms erfaßt, sondern diesen Fördergutstrom radial durch
setzt. Zufällige Unterschiede in der Dichte des Förder
guts spielen eine geringere Rolle, weil die Änderung der
Kapazität in einem größeren Raumbereich maßgebend ist und
der Effekt gewissermaßen über diesen Raumbereich gemittelt
wird. Die in der Mitte des Rohrquerschnittes angeordnete
zweite Elektrode soll im Bezug auf die das Rohr durch
setzende Strömung strömungsgünstig geformt sein, damit
der Materialfluß möglichst wenig gestört wird und nicht
durch etwaige durch die Sonde selbst erzeugte Unregelmäßig
keiten neue Meßunsicherheiten erzeugt werden.
Aus der DE-OS 14 98 404 ist eine Anordnung bekannt,
bei der im Innern eines Behälters, dessen Wandung die er
ste Elektrode bildet, eine stabförmige zweite Elektrode
befestigt ist. Diese Ausführungsform ist nur für elektrisch
nicht leitende Flüssigkeiten geeignet. Bei Fördergut, wie
es hier im Vordergrund steht, nämlich Kunststoffgranulat
und dergleichen, welches von dem Transport und der Lagerung
her unterschiedlich feucht sein kann, ergeben sich sehr
unterschiedliche Leitfähigkeiten und dementsprechend Meß
werte. Eine weitere Koaxialanordnung nach der DE-OS 14 98 404
umfaßt einen in einem in den Behälter eingetauchten Rohr
konzentrisch angeordneten Stab, und es steigt die in dem
Behälter befindliche Flüssigkeit zwischen Stab und Rohr
nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren hoch. Auch
diese Ausführungsform ist für das Problem der Erfindung
nicht geeignet, weil Granulate und Schnitzel nicht steig
fähig sind.
Die Ausführungsformen der DE-OS 14 98 404 dienen zur
Messung des Füllstandes über die Kapazität. Dies ist auch
bei der Erfindung möglich: Es kann der Füllstand in dem
Rohrabschnitt anhand der Kapazität gemessen werden. In
erster Linie geht es jedoch nicht darum, verschiedene Füll
stände in dem Rohrabschnitt zu erfassen, sondern innerhalb
des Rohrabschnitts einen bestimmten Schaltpunkt festzule
gen, d.h. bei einem bestimmten Füllniveau ein elektrisches
Signal zu erzeugen, welches zu Steuerzwecken verwendet
werden kann.
Die Einfügung des Rohrabschnitts kann in der in
Anspruch 2 wiedergegebenen Weise erfolgen.
Zur Halterung der zweiten Elektrode ist ein Ring mit
radial nach innen vorstehendem Haltearm zweckmäßig
(Anspruch 3). Um die Strömung des Förderguts durch das
Rohr möglichst wenig zu stören, empfiehlt sich die Ausbil
dung nach Anspruch 4.
Anspruch 5 gibt eine baulich zweckmäßige Ausbildung
der Umhüllung der zweiten Elektrode wieder, die im einzel
nen noch nach Anspruch 6 ausgestaltet sein kann.
Der elektrische Anschluß wird zweckmäßig gemäß
Anspruch 7 vorgenommen.
Wenn die Haltearme gemäß Anspruch 8 im Bereich des
stromaufwärts gelegenen Endes der Umhüllung an dieser an
greifen, wird verhindert, daß die zweite Elektrode vom För
dergut zur Seite gedrückt werden kann. Die zweite Elektrode
ist vielmehr "geschleppt" angeordnet, so daß das Fördergut
die Mittellage der zweiten Elektrode aufrechterhält.
Anspruch 9 gibt eine zweckmäßige Art der Verbindung
des Rohrabschnitts mit den angrenzenden Enden des Rohrs an
den Radialflanschen wieder.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er
findung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Füllstands
meßsonde nach der Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II
in Fig. 1.
Die als Ganzes in Fig. 1 mit 10 bezeichnete kapazitive
Füllstandsmeßsonde umfaßt einen Rohrabschnitt 1 aus Blech,
dessen Länge etwa zwei Drittel seines Durchmessers beträgt
und der an den Enden nach außen vorstehende Radialflansche
2,3 umfaßt. In dem Ausführungsbeispiel hat der Rohrab
schnitt 1 einen Kreisquerschnitt, doch sind auch andere
Querschnitte nicht ausgeschlossen. An den beiden Enden des
Rohrabschnitts 1 grenzen die Enden 4 bzw. 5 des Rohres an,
durch welches ein Gutstrom im Sinne des Pfeiles 7 hindurch
tritt, beispielsweise ein Strom von Kunststoffgranulat oder
-schnitzeln, die einem Extruder zugeführt werden. Der Quer
schnitt der angrenzenden Enden 4, 5 des Rohres stimmt mit dem
des Rohrabschnitts 1 überein.
Zwischen dem oberen Radialflansch 2 des Rohrabschnitts
1 und dem Radialflansch 6 am Rohrende 4 ist ein Ring 8 aus
Kunststoff angeordnet, dessen in Achsrichtung gelegene Aus
senseiten eben sind und an den Flanschen 2 bzw. 6 anliegen
und dessen Innenumfang 9 mit dem Innenumfang des Rohrab
schnitts 1 bzw. des Rohrendes 4 übereinstimmt. Der Ring 8
ist mit den Radialflanschen 2, 6 durch über den Umfang
gleichmäßig verteilte Schrauben 11 verbunden.
Der Ring 8 umfaßt zwei miteinander fluchtende radial
von einander gegenüberliegenden Seiten des Ringes 8 nach
innen vorspringende Haltearme 12, die mit dem oberen Ende
einer zylindrischen, zum Rohrabschnitt 1 koaxialen und
sich im wesentlichen über dessen Länge erstreckenden Um
hüllung 13 einstückig bzw. dicht verbunden sind. Am strom
aufwärts gelegenen Ende oberhalb des Ringes 8 geht die
Umhüllung 13 in eine konische Spitze 14 über. Im Inneren
der Umhüllung 13 in deren zylindrischer Ausnehmung 15 ist
ein Rohrabschnitt 16 aus Metall angeordnet, der ebenfalls
im wesentlichen so lang ist wie der Rohrabschnitt 1 und
die zweite Elektrode bildet. An dem der Spitze 14 abge
wandten Ende ist die Ausnehmung 15 durch einen Kunststoff
stopfen 17 verschlossen, so daß die zweite Elektrode 16
gegenüber dem Innenquerschnitt des Rohrabschnitts 1 iso
liert ist. Die elektrischen Anschlüsse der zweiten Elektrode
16 und des Rohrabschnitts 1 sind schematisch bei 19 und 20
angedeutet.
Der Anschluß 19 ist durch einen in Längsrichtung
eines Haltearms 12 verlaufenden Durchlaß 18 geführt, der
die Ausnehmung 15 mit der Außenseite des Ringes 8 verbin
det, d.h. bis nach außen durchgeht.
Der Rohrabschnitt 1 und die zweite Elektrode 16 bil
den also einen Koaxialkondensator, dessen Dielektrikum durch
die Umhüllung 13 und das den lichten Querschnitt des Rohr
abschnitts 1 durchsetzende Fördergut gegeben ist.
Die Verbindung des unteren Endes des Rohrabschnitts 1
mit dem Rohrende 5 erfolgt über ein elastisches Profil 21,
welches den unteren Radialflansch 3 des Rohrabschnitts 1
in einem Schlitz aufnimmt und von oben gegen den Radial
flansch 22 des Rohrendes 5 anliegt. Das Profil 21 ist au
ßen von einem U-Profil 23 umgeben, welches aus Blech oder
Kunststoff bestehen kann und mit seiner offenen Seite nach
innen gerichtet ist und das elastische Profil 21 und den
Radialflansch 22 umgreift, um den Rohrabschnitt 1 und das
Rohrende 5 zusammenzuhalten.
Claims (9)
1. Kapazitive Füllstandsmeßsonde für in einem Rohr
gefördertes Gut, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen in
das Rohr (4,5) einsetzbaren, gleichen Innenquerschnitt
wie das Rohr (4,5) aufweisenden, als erste Elektrode die
nenden Rohrabschnitt (1) umfaßt, in welchem eine eine ge
gen das Innere des Rohrabschnitts (1) hin elektrisch iso
lierende, hinsichtlich der durch den Rohrabschnitt (1)
hindurchtretenden Gutströmung strömungsgünstig geformte
Umhüllung (13) aufweisende, in der Länge im wesentlichen
mit dem Rohrabschnitt (1) übereinstimmende zweite Elektrode
(16) gehalten ist.
2. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (1) an den Enden ra
dial nach außen vorstehende Radialflansche (2, 3) zur Ver
bindung mit den angrenzenden Enden (4, 5) des Rohres auf
weist.
3. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Halterung der zweiten Elektrode (16)
einen zwischen einen Radialflansch (2) und den angrenzenden
Rohrabschnitt (4) einsetzbaren isolierenden Ring (8)
umfaßt, dessen lichter Innenquerschnitt mit dem lichten
Innenquerschnitt des Rohrabschnitts (1) übereinstimmt und
von welchem mindestens ein isolierender Haltearm (12)
radial nach innen vorsteht, der in der Mitte des Ringes
(8) mit der elektrisch isolierenden Umhüllung (13) der
zweiten Elektrode (16) verbunden ist.
4. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (13) der
zweiten Elektrode (16) stromaufwärts spitz zuläuft.
5. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (13) der
zweiten Elektrode (16) eine zylindrische Ausnehmung (15)
zur Aufnahme eines als zweite Elektrode (16) dienenden
zylindrischen leitenden Rohrabschnitts aufweist.
6. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ausnehmung (15) durch einen isolie
renden Stopfen (17) verschließbar ist.
7. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 3
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Haltearme
(12) einen in seiner Längsrichtung verlaufenden, auch
durch den Ring (8) radial nach außen durchgehenden Durch
laß (8) aufweist, durch den eine an die zweite Elektrode
(16) angeschlossene elektrische Leitung (19) nach außen
herausführbar ist.
8. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 3
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (12) im
Bereich des stromaufwärts gelegenen Endes der Umhüllung
(13) an dieser angreifen.
9. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Rohrab
schnitts (1) durch ein den Radialflansch (3) nach außen
umgreifendes umlaufendes elastisches Profil (21) gegen
den angrenzenden Rohrabschnitt (5) isoliert und ein im
Querschnitt U-förmiges, mit der offenen Seite dem Rohrab
schnitt (1) zugewandtes Profil (23) vorgesehen ist, wel
ches das elastische Profil (21) und das angrenzende Ende
(5) des Rohrs umgreift und die Verbindung zwischen dem
Rohr (1) und dem angrenzenden Ende (5) des Rohrs herstellt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3804674A DE3804674A1 (de) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Kapazitive fuellstandsmesssonde |
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DE3804674A DE3804674A1 (de) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Kapazitive fuellstandsmesssonde |
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DE3804674A1 true DE3804674A1 (de) | 1989-08-24 |
DE3804674C2 DE3804674C2 (de) | 1991-01-03 |
Family
ID=6347453
Family Applications (1)
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DE3804674A Granted DE3804674A1 (de) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Kapazitive fuellstandsmesssonde |
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