DE3804674C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Füllstandsmeßsonde 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 vermeiden bzw. die Nachlieferung des Förderguts zu steuern. Wenn eine bestimmte Füllstandshöhe in dem Zuführrohr unterschritten 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 Ausführungsmöglichkeit solcher Sonden ist in der DE-OS 14 98 404 wiedergegeben. Bei dem den Ausgangspunkt der Erfindung bildenden 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 Hohlräume und Schüttkegel. Die Förderung erfolgt schubweise, insofern bei jeder Umdrehung der Schnecke des Extruders eine bestimmte Menge am unteren Ende des Zuführrohres abgenommen wird und das Fördergut in dem darüberstehenden Zuführrohr um eine entsprechende Strecke nachrutscht. Alle diese Umstände wirken dahin zusammen, daß das Ansprechverhalten der bekannten kapazitiven Füllstandsmeßsonden unsicher ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kapazitive Füllstandsmeßsonde für in einem Rohr gefördertes Gut dahin zu verbessern, daß sie sicherer anspricht.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß das Feld nicht nur einen begrenzten Raumbereich an der Seite des Fördergutstroms erfaßt, sondern diesen Fördergutstrom radial durchsetzt. Zufällige Unterschiede in der Dichte des Förderguts 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 durchsetzende Strömung strömungsgünstig geformt sein, damit der Materialfluß möglichst wenig gestört wird und nicht durch etwaige durch die Sonde selbst erzeugte Unregelmäßigkeiten neue Meßunsicherheiten erzeugt werden. Der isolierende Ring stellt eine einfache Halterung für die zweite Elektrode dar und dient gleichzeitig zum Herausführen des Anschlusses der zweiten Elektrode, so daß keine Leitungen verlegt werden müssen oder frei herumhängen.

Aus der DE-OS 14 98 404 ist eine Anordnung bekannt, bei der im Innern eines Behälters, dessen Wandung die erste 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 Meßwerte. 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 steigfähig sind.

Eine weitere Einrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung ist aus der DE-OS 30 41 914 bekannt, bei der ebenfalls die Steigfähigkeit einer in ihrer Höhe in einem Behälter zu bestimmenden Flüssigkeit genutzt wird. Auch diese bekannte Einrichtung ist daher nicht geeignet, das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem zu lösen.

Aus der DE-OS 32 48 449 ist eine Anordnung bekannt, bei der die Höhe einer in einem Behälter befindlichen und elektrisch leitenden Flüssigkeit gemessen werden soll. Dazu wird die Kapazität eines Koaxial-Kondensators gemessen, dessen negative Elektrode durch die elektrisch leitende Flüssigkeit und die positive Elektrode durch einen stabförmigen, elektrisch leitenden Kern gebildet wird. Für das Problem der Erfindung ist auch diese bekannte Anordnung nicht geeignet.

Die vorgenannten Meßanordnungen 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 Füllstände in dem Rohrabschnitt zu erfassen, sondern innerhalb des Rohrabschnitts einen bestimmten Schaltpunkt festzulegen, d. h. bei einem bestimmten Füllniveau ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches zu Steuerzwecken verwendet werden kann.

Die DE-AS 11 30 622 beschreibt eine Anordnung zum Bestimmen des Wassergehaltes von Schüttgut. Bei vorgegebenen Gewichtsmengen gleichartiger Schüttgüter unterschiedlichen Schüttvolumens werden die unterschiedlichen Wassergehalte durch vergleichende Kapazitätsmessungen mittels eines Koaxial-Kondensators ermittelt. Andere Schüttgutkategorien erfordern eine Veränderung der Elektrodenanordnung des Koaxial-Kondensators zueinander. Die Kapazitätsmessung des Kondensators dient hier einem gänzlich anderen Zweck als bei der Erfindung.

Die Einfügung des Rohrabschnitts in das vertikale Zuführrohr kann in der in Anspruch 2 wiedergegebenen Weise erfolgen.

Um die Strömung des Förderguts durch das Rohr möglichst wenig zu stören, empfiehlt sich die Ausbildung nach Anspruch 3.

Anspruch 4 gibt eine baulich zweckmäßige Ausbildung der Umhüllung der zweiten Elektrode wieder, die im einzelnen noch nach Anspruch 5 ausgestaltet sein kann.

Wenn die Haltearme gemäß Anspruch 6 im Bereich des stromaufwärts gelegenen Endes der Umhüllung an dieser angreifen, wird verhindert, daß die zweite Elektrode vom Fördergut zur Seite gedrückt werden kann. Die zweite Elektrode ist vielmehr "geschleppt" angeordnet, so daß das Fördergut die Mittellage der zweiten Elektrode aufrechterhält.

Anspruch 7 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 Au­ ßenseiten 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 (7)

1. Kapazitive Füllstandsmeßsonde (10) für in einem Rohr (4, 5) gefördertes Gut,
mit einem in das Rohr (4, 5) einsetzbaren, gleichen Innenquerschnitt wie das Rohr (4, 5) aufweisenden, leitenden als erste Elektrode dienenden Rohrabschnitt (1),
mit einer zweiten Elektrode (16), die in ihrer Länge im wesentlichen mit dem Rohrabschnitt (1) übereinstimmt und die eine gegen das Innere des Rohrabschnitts (1) hin elektrisch isolierende, hinsichtlich der durch den Rohrabschnitt (19) hindurchtretenden Gutströmung strömungsgünstig geformte Umhüllung (13) aufweist, und
mit einem zwischen den Rohrabschnitt (1) und ein angrenzendes Ende (4) des Rohres (4, 5) einsetzbaren isolierenden Ring (8), 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 und einen in seiner Längsrichtung verlaufenden, auch durch den Ring (8) radial nach außen durchgehenden Durchlaß (18) aufweist, durch den eine an die zweite Elektrode (16) angeschlossene elektrische Leitung (19) nach außen herausführbar ist.

2. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (1) an den Enden radial nach außen vorstehende Radialflansche (2, 3) zur Verbindung mit den angrenzenden Enden (4, 5) des Rohres aufweist.

3. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (13) der zweiten Elektrode (16) stromaufwärts spitz zuläuft.

4. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der zweiten Elektrode (16) eine zylindrische Ausnehmung (15) zur Aufnahme eines als zweite Elektrode (16) dienenden zylindrischen leitenden Rohrabschnitts aufweist.

5. Füllstandsmeßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (15) durch einen isolierenden Stopfen (17) verschließbar ist.

6. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (12) im Bereich des stromaufwärts gelegenen Endes der Umhüllung (13) an dieser angreifen.

7. Füllstandsmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Rohrabschnitts (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 Rohrabschnitt (1) zugewandtes Profil (23) vorgesehen ist, welches 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.