DE3822799C2

DE3822799C2 - Measuring device for determining the fill level, in particular the maximum fill level of a liquid in a container

Info

Publication number: DE3822799C2
Application number: DE19883822799
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Phys Dr Schmid
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-07-07
Also published as: DE3822799A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a measuring device according to the preamble of claim 1.

Derartige Meßeinrichtungen, die einen hängend im Behälter ange ordneten Verdrängungskörper besitzen (DE 33 40 716 A1), werden in vielfältiger Weise in der Technik eingesetzt. Der Meßein richtung liegt das archimedische Prinzip zugrunde. Der an einem Seil hängende Verdrängungskörper, dessen Materialdichte größer als die Flüssigkeitsdichte ist, erhält beim Eintauchen einen Auftrieb, der dem Gewicht des verdrängten Flüssigkeitsvolumens entspricht. Mit steigendem Füllstand im Behälter verringert sich daher die am Seil angreifende Zugkraft, da die Auftriebs kraft zunimmt. Die Änderung der Zugkraft bzw. der Auftriebskraft wird an einem Meßumformer, der pneumatisch oder elektrisch arbeitet, in ein dem Füllstand des Behälters entsprechendes Aus gangssignal umgewandelt.Such measuring devices that are hanging in the container have an ordered displacement body (DE 33 40 716 A1) used in various ways in technology. The Messein direction is based on the Archimedean principle. The one Rope hanging displacement body, the material density of which is greater than the liquid density gets one when immersed Buoyancy, which is the weight of the volume of fluid displaced corresponds. Reduced with increasing fill level in the container therefore the tensile force acting on the rope, as the buoyancy strength increases. The change in traction or buoyancy is on a transmitter that works pneumatically or electrically, in a corresponding to the level of the container output signal converted.

Derartige Meßeinrichtungen werden häufig eingesetzt, um beim Erreichen des Maximalfüllstandes des Behälters einen Grenzsig nalgeber anzusteuern, der beispielsweise über ein Stellventil eine Überfüllung des Behälters verhindert. Bei den bekannten Meßeinrichtungen ist als Folge verschiedener Einflüsse eine Drift zu beobachten. Dies kann dazu führen, daß der Abschalt vorgang zu spät eingeleitet wird und somit der Behälter über füllt wird.Such measuring devices are often used to at A limit sig is reached when the maximum fill level of the container is reached to control the encoder, for example via a control valve overfilling the container prevents. With the known Measuring devices is a consequence of various influences Watching drift. This can lead to the shutdown process is initiated too late and thus the container over is filled.

Um die Drift der Meßeinrichtung auszugleichen, wurde vorge schlagen, bei der Einstellung des Grenzsignals am Grenzsignal geber einen Sicherheitszuschlag einzustellen, so daß das Signal zum Abschalten etwas zu früh erzeugt wird. Dies hat aber zur Folge, daß die Befüllmöglichkeit des Behälters nicht optimal ausgenutzt wird, der Betrieb also weniger wirtschaftlich ist.To compensate for the drift of the measuring device, was pre beat when setting the limit signal at the limit signal encoder set a security surcharge so that the signal is generated a little early to switch off. But this has to Consequence that the possibility of filling the container is not optimal is exploited, so the operation is less economical.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln ein driftfreies Arbeiten ermöglicht und der Behälterin halt voll ausgenutzt wird.The invention has for its object a measuring device of the type mentioned in such a way that with simple Aids a drift-free working and the container is fully exploited.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Meßeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 ge löst. Bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist ein zweiter Verdrängungskörper vorgesehen, dessen eintauchende Querschnitts fläche wesentlich größer als die des ersten Verdrängungskörpers ist, und der im Bereich des Maximalfüllstandes des Behälters an dem ersten Verdrängungskörper angeordnet ist. Steigt in einem mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ausgerüsteten Behälter der Füllstand an, so liefert der Meßumformer zunächst ein Aus gangssignal, das proportional zur Auftriebskraft des ersten Verdrängungskörpers ist. Kommt der Füllstand in den Bereich des Maximalfüllstandes so erzeugt der an dem ersten Verdrängungs körper befestigte zweite Verdrängungskörper eine Erhöhung der Auftriebskraft. Durch die gegenüber dem ersten Verdrängungskörper wesentlich größere eintauchende Querschnittsfläche des zweiten Verdrängungskörpers wird eine Spreizung des Meßbereichs im Bereich des Maximalfüllstandes erreicht. Dies bedeutet, daß kleine Änderungen des Füllstandes eine größere Änderung des am Meßumformer gebildeten Ausgangssignals bewirken. Die Meßein richtung wird folglich im Bereich des Maximalfüllstandes empfindlicher. Hierdurch können Meßfehler, die durch Drift verursacht werden, vermieden werden. Gegenüber den bekannten Vor richtungen zur Vermeidung dieser Meßfehler ist die erfindungs gemäße Meßeinrichtung sehr einfach aufgebaut.This task is performed in a generic measuring device by the characterizing features of claim 1 ge solves. In the measuring device according to the invention there is a second one Displacement body provided, its immersing cross-section area much larger than that of the first displacement body and in the area of the maximum fill level of the container the first displacement body is arranged. Rises in one container equipped with the measuring device according to the invention the level is on, the transmitter first delivers an off output signal that is proportional to the buoyancy of the first Displacer is. If the level comes in the range of Maximum level so generated at the first displacement body-attached second displacement body an increase in Buoyancy. By the opposite of the first displacement body much larger immersing cross-sectional area of the second displacement body is a spread of the measuring range reached in the range of the maximum fill level. This means that small changes in the level a major change in the am Transmitter cause formed output signal. The Messein Direction thus becomes more sensitive in the area of the maximum level. This can result in measurement errors caused by drift be avoided. Compared to the known vor directions to avoid these measurement errors is the Invention appropriate measuring device very simple.

Es ist bei elektrischen Bunkerstandsmessern (Firmenschrift: Siemens und Halske AG, Wernerwerk für Meßtechnik, Elektrische Bunkerstandsmesser für grobkörniges und feinkörniges Schüttgut bzw. US-PS 34 92 730) zwar bekannt gewesen, am Ende einer Seil rolle ein Senklot, bestehend aus einem mit Bleischrot gefüllten Kunststoffbeutel mit einem Schirm, vorzusehen. Der Schirm soll jedoch nur das Einsinken des Senklotes in das Schüttgut verhindern und hat keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit. It is with electrical bunker level meters (company lettering: Siemens and Halske AG, Wernerwerk for measurement technology, electrical Bunker level meter for coarse-grained and fine-grained bulk goods or US-PS 34 92 730) was known at the end of a rope roll a plumb bob consisting of one filled with lead shot Plastic bag with an umbrella to be provided. The umbrella should however, only prevent the plumb bob from sinking into the bulk material and has no influence on the measuring accuracy.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der zweite Verdrängungskörper höhenverstellbar an dem ersten Verdrängungskörper angeordnet ist. Hierdurch wird eine Verstell möglichkeit für den Maximalfüllstand gegeben.An advantageous embodiment of the invention provides that the second displacer is adjustable in height on the first Displacer is arranged. This will make an adjustment possibility for the maximum fill level.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigtAn advantageous embodiment of the invention is in the Drawing shown and is described below. It shows

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Behälter mit einem Verdrängungskörper gemäß der Erfindung, ohne den Meßumformer und Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a container with a displacement body according to the invention, without the transmitter and

Fig. 2 den Verlauf des Ausgangssignals des Meßumformers der Einrichtung nach Fig. 2 über dem Füllstand. Fig. 2 shows the course of the output signal of the transmitter of the device of FIG. 2 over the level.

In Fig. 1 ist ein Behälter (1) dargestellt, der bis zum Füll stand (2) mit Flüssigkeit gefüllt ist. Der Behälter (1) soll über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Flüssigkeitslei tung bis zum Maximalfüllstand (2′) mit Flüssigkeit gefüllt, aber nicht überfüllt werden.In Fig. 1, a container ( 1 ) is shown, which stood up to the filling ( 2 ) is filled with liquid. The container ( 1 ) should be filled with liquid via a liquid line (not shown in the drawing) up to the maximum fill level ( 2 '), but not overfilled.

Der Behälter (1) ist mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des Füllstandes, insbesondere des Maximalfüllstandes versehen. Diese Meßeinrichtung, die eine Überfüllung des Behälters (1) verhindern soll, arbeitet nach dem archimedischen Prinzip. Zwei Verdrängungskörper (3, 4) sind über einen Befestigungshaken (5) an einem Seil (6) aufgehängt. Der erste Verdrängungskörper (3) besitzt Zylinderform und eine relativ kleine eintauchende Quer schnittsfläche. Im Bereich des Befestigungshakens (5) ist am ersten Verdrängungskörper (3) ein zweiter Verdrängungskörper (4), z. B. in Plattenform befestigt, dessen eintauchende Quer schnittsfläche wesentlich größer als die des ersten Verdrän gungskörpers (3) ist. Die den zweiten Verdrängungskörper (4) bildende Platte ist quer zum ersten Verdrängungskörper (3) an diesen angebracht. Die Verdrängungskörperanordnung (3, 4) wird so im Behälter (1) positioniert, daß der zweite Verdrängungs körper (4) in Höhe des Maximalfüllstandes (2′) angeordnet ist.The container ( 1 ) is provided with a measuring device for determining the fill level, in particular the maximum fill level. This measuring device, which is intended to prevent overfilling of the container ( 1 ), works according to the Archimedean principle. Two displacement bodies ( 3 , 4 ) are suspended from a rope ( 6 ) via a fastening hook ( 5 ). The first displacement body ( 3 ) has a cylindrical shape and a relatively small immersing cross-sectional area. In the area of the fastening hook ( 5 ) on the first displacement body ( 3 ) is a second displacement body ( 4 ), e.g. B. attached in plate form, the immersing cross-sectional area is substantially larger than that of the first displacement body ( 3 ). The plate forming the second displacement body ( 4 ) is attached transversely to the first displacement body ( 3 ). The displacement body arrangement ( 3 , 4 ) is positioned in the container ( 1 ) so that the second displacement body ( 4 ) is arranged at the maximum fill level ( 2 ').

Die Verdrängungsanordnung (3, 4) ist über das Seil (6) mit ei nem in der Zeichnung nicht dargestellten Meßumformer verbunden, der ein dem Füllstand im Behälter entsprechendes Ausgangssignal liefert. Der Meßumformer kann als elektrische oder pneumatische Einheit ausgebildet sein. Das Ausgangssignal des Meßumformers wird einem Grenzsignalgeber zugeführt, welcher nach Überschrei ten eines frei wählbaren Grenzsignals ein Signal abgibt, das einen Abschaltvorgang zur Verhinderung der Überfüllung des Be hälters (1) einleitet.The displacement arrangement ( 3 , 4 ) is connected via the cable ( 6 ) to a transmitter (not shown in the drawing) which delivers an output signal corresponding to the fill level in the container. The transmitter can be designed as an electrical or pneumatic unit. The output signal of the transmitter is fed to a limit signal transmitter which, after exceeding a freely selectable limit signal, emits a signal which initiates a switch-off process to prevent the container ( 1 ) from being overfilled.

Die Funktionsweise der Meßeinrichtung soll anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms beschrieben werden. Steigt der Füllstand (2) im Behälter (1) in den Bereich des ersten Verdrängungskör pers (3) an, so bewirkt die Auftriebskraft ein Ausgangssignal am Meßumformer entsprechend dem Ausgangssignalverlauf (7). Die ser lineare Verlauf bleibt bis zum Erreichen der Unterkante des zweiten Verdrängungskörpers (4) erhalten. Die gegenüber dem er sten Verdrängungskörper (3) wesentlich größere eintauchende Querschnittsfläche des zweiten Verdrängungskörpers (4) bewirkt selbst bei kleinen Änderungen des Füllstandes (2) eine große Änderung des Ausgangssignals des Meßumformers. Hierdurch besitzt der Ausgangssignalverlauf (7) im Bereich des zweiten Verdrän gungskörpers (4) eine wesentlich größere Steigung. Im Bereich des Maximalfüllstandes (2′) wird eine Zone (10) mit höherer Empfindlichkeit erhalten. Dieser Zone (10) entspricht im Bereich der Ordinate (Ausgangssignal) eine Zone (11). Wird der Maximal füllstand (2′) erreicht, so liefert der Meßumformer das Grenz signal (9), das wie oben angeführt, einem Grenzsignalgeber zu geführt wird.The mode of operation of the measuring device will be described using the diagram shown in FIG. 2. If the fill level ( 2 ) in the container ( 1 ) rises in the area of the first displacement body ( 3 ), the buoyancy force causes an output signal on the transmitter in accordance with the output signal curve ( 7 ). This linear course remains until the lower edge of the second displacement body ( 4 ) is reached. Compared to the first displacement body ( 3 ), it has a substantially larger immersing cross-sectional area of the second displacement body ( 4 ), even with small changes in the fill level ( 2 ), which causes a large change in the output signal of the transmitter. As a result, the output signal curve ( 7 ) in the region of the second displacement body ( 4 ) has a much larger gradient. In the area of the maximum fill level ( 2 '), a zone ( 10 ) with higher sensitivity is obtained. This zone ( 10 ) corresponds to a zone ( 11 ) in the region of the ordinate (output signal). If the maximum fill level ( 2 ') is reached, the transmitter supplies the limit signal ( 9 ), which, as mentioned above, is fed to a limit signal transmitter.

Eine Meßeinrichtung, die nur einen ersten Verdrängungskörper (3) besitzt, würde im Bereich des Maximalfüllstandes (2′) einen Ausgangssignalverlauf (7′) liefern. Eine Meßeinrichtung mit diesem Signalverlauf besitzt im Bereich des Maximalfüllstandes (2′) eine wesentlich geringere Empfindlichkeit.A measuring device which has only a first displacement body ( 3 ) would deliver an output signal curve ( 7 ') in the area of the maximum fill level ( 2 '). A measuring device with this signal curve has a significantly lower sensitivity in the area of the maximum fill level ( 2 ').

Drifteinwirkungen auf die Meßeinrichtung gemäß Fig. 1 können durch die Spreizung des Meßbereichs im Bereich des Maximalfüll standes (2′) verhindert werden. Somit kann der Behälter (1) bis zum Maximalfüllstand (2′) betrieben werden, ohne daß die Gefahr einer Überfüllung besteht.Drift effects on the measuring device of FIG. 1 can be prevented by the spreading of the measurement range in the range of Maximalfüll article (2 '). Thus, the container ( 1 ) can be operated up to the maximum fill level ( 2 ') without the risk of overfilling.

Claims

1. Measuring device for determining the fill level, in particular the maximum fill level, a liquid in a container, with a hanging in the container, immersed in the liquid, the driving force is transmitted to a transmitter that a signal corresponding to the fill level of the container provides, characterized in that a second displacer ( 4 ), the cross-sectional area is substantially larger than that of the first displacer ( 3 ), in the loading area of the maximum fill level of the container ( 1 ) on the first displacer ( 3 ) is arranged.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the second displacement body ( 4 ) is arranged adjustable in height on the first displacement body ( 3 ).