DE3914216A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der foerderung eines in einer foerderleitung diskontinuierlich fliessenden mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Förderung eines in einer Förderleitung diskontinuierlich fließenden Mediums nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-PS 36 37 917 beschrieben und besteht aus einer in einem Leitungszug für das Medium liegenden Leitungsverengung, einem das Medium in der Leitungsverengung erwärmenden Heiz­ element und einer die Temperatur des Mediums erfassenden Temperatursonde. Dabei liegen das Heizelement und die Temperatursonde in der Leitungsverengung gegenüber und sind in der Leitungswand thermisch isoliert derart angeordnet, daß ihre Wärmeübergangsflächen quer zur Fließrichtung des Mediums liegen.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß zwischen Heizelement und Temperatursonde, d.h. in dem ganzen Strömungsbereich, eine Temperaturänderung vorhanden sein muß, damit die Temperatursonde die von dem Heizelement gegebene Wärme feststellen kann. Die dem Medium ausgesetzte Heizfläche ist relativ gering, da nur die direkt mit dem Medium in Berührung stehende Fläche zur Heizung desselben beiträgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Förderung eines in einer Förderleitung diskontinuierlich fließenden Mediums zu schaffen, die geeignet ist, sehr kleine Fördermengen zu erfassen und die sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb kostengünstiger als eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Dadurch, daß als Wärmequelle und als Temperatur­ fühler nur ein einziges Element vorgesehen ist, das innerhalb der Förderleitung angeordnet ist und das vorzugsweise als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist, können kleinste Fördermengen erkannt werden, wobei eine preis­ werte Herstellung ermöglicht wird. Gegenüber dem Stand der Technik wird ein Bauteil einge­ spart, wodurch sich der Montageaufwand ver­ ringert, da weniger Abdichtungsstellen und Verdrahtungen benötigt werden. Da Wärmequelle gleichzeitig Temperaturfühler ist, muß kein großes Volumen geförderten Mediums aufgeheizt werden, da der Abstand und somit das Volumen zwischen Wärmequelle und Temperatur­ fühler zu Null gemacht worden ist. Somit muß ebenfalls nicht der Abstand zwischen Wärmequelle und Temperaturfühler justiert werden. Dadurch, daß das geförderte Medium die Wärmequelle insgesamt umgibt und eine kleinere erwärmte Zone notwendig ist, und da keine Wärme an die Begrenzungswände abfließt, wird die Leistung verringert, wobei außerdem die zum Betrieb eines getrennten Temperatur­ fühlers benötigte Leistung eingespart werden kann. Weiterhin kann mit dem Medium schonender umgegangen werden, da die Temperaturdifferenz zur Umgebung nicht so groß sein muß.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. Durch Vorsehen einer Differenzierschaltung wird nicht die absolute Temperatur am Temperaturfühler ausgewertet sondern ihre Änderung. Durch Vergleich des Ausgangssignals bei Temperatur­ zunahme und Temperaturabnahme mit vorgegebenen Schwellenwerten kann die Förderzeit erkannt und bestimmt werden sowie bei definierten Randbedingungen die Fördermenge.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 ein Signaldiagramm der Signale an unterschiedlichen Punkten der Schaltung nach Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung dient zur Überwachung der Förderung eines fließenden Mediums, wie der Förderung von Gasen, Flüssigkeiten, Pasten, Suspensionen oder dergleichen in Rohrleitungen, wobei das Medium, beispielsweise ein Schmiermitel in Schüben, d.h. diskontinuierlich gefördert wird. Das Medium befindet sich nach Fig. 1 in einem Rohrabschnitt 1, der als besondere Meßkammer ausgebildet sein kann und in dem Rohrabschnitt 1 ist ein temperaturabhängiger Widerstand 2, d.h. ein Thermistor, beispielsweise ein Heißleiter (NTC-Widerstand), angeordnet, dessen elektrische Anschlüsse durch die Wand des Rohrabschnittes 1 nach außen geführt sind. Als temperaturabhängiger Widerstand kann aber auch ein kaltleitender Widerstand (PTC-Widerstand) eingesetzt werden. Der temperaturabhängige Widerstand 2 ist mit einer Differenzierschaltung 3 verbunden, wobei zur Temperaturkompensation ein Widerstandsnetzwerk 6, 7, 8 zwischenge­ schaltet ist. Dabei können der Widerstand 6 oder der Widerstand 7 als Thermistoren ausge­ bildet sein. Die Differenzierschaltung 3 ist mit einem ersten und einem zweiten Schwellenwert­ schalter 4, 5 verbunden, deren Ausgänge an ein logisches Netzwerk 9 oder einen Mikro­ prozessor angeschlossen sind.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 soll nun anhand der Diagramme nach Fig. 2 erläutert werden. Fig. 2a zeigt die Ansteuerung für die Förderpumpe, die das in der Rohrleitung fließende Medium fördert, wobei in dem ersten Abschnitt die Pumpe ausgeschaltet ist, dann eingeschaltet wird, so daß das Medium fließt und anschließend wieder ausgeschaltet wird. Im ersten Abschnitt ist das Medium in Ruhe, wodurch der temperatur­ abhängige Widerstand als Heißleiter das Medium um sich herum erwärmt und sich eine erwärmte Zone um den temperaturabhängigen Widerstand 2 herum ergibt. Fließt das Medium, so wird das erwärmte Medium von dem temperaturabhängigen Widerstand 2 weg gefördert, d.h. die erwärmte Zone wird in dem Rohrabschnitt in Pfeilrichtung verschoben und kaltes Medium wird an dem temperaturabhängigen Widerstand 2 vorbeigeführt bzw. umgibt ihn. Kommt das Medium nach dem Ausschalten der Pumpe wieder zur Ruhe, so wird der Bereich um den temperaturabhängigen Widerstand 2 wieder erwärmt. Dieser Vorgang ist in Fig. 2b zu erkennen, in der der Wider­ standswert des temperaturabhängigen Widerstands 2 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt ist. Wenn das Medium warm ist, ist der Widerstands­ wert gering (1), wird die erwärmte Zone weg­ geführt, so steigt der Widerstand relativ schnell an (2) und bleibt dann mit dem höheren Widerstands­ wert solange konstant, wie das Medium gefördert wird (3). Nach Abschalten der Pumpe und darauffolgendem Stillstand des Mediums wird der Bereich um den temperaturabhängigen Widerstand wieder erwärmt und sein Widerstands­ wert nimmt ab (4), bis er wieder seinen konstanten niedrigen Wert erreicht (5). Dieses Signal nach Fig. 2b liegt an dem Schaltungspunkt A, dem Eingang der Differenzier­ schaltung 3 an. Fig. 2c zeigt das Signal am Punkt B, dem Ausgang der Differenzierschaltung und es wird ein positives Ausgangssignal abgegeben, solange der Widerstandswert des temperatur­ abhängigen Widerstandes 2 ansteigt und ein negatives Ausgangssignal erzeugt, wenn der Widerstandswert abfällt. Dabei ist dieses Ausgangssignal direkt proportional zur Änderungs­ geschwindigkeit des Eingangssignals. Fig. 2d zeigt das Ausgangssignal an den Aus­ gängen C und D der Schwellenschalter 4, 5, wobei der eine Schwellenwertschalter das positive Ausgangssignal und der andere Schwellenschalter das negative Ausgangssignal anspricht. Über die Schwellenschalter 4, 5 kann somit erkannt werden, wann die Pumpe ein- und ausgeschaltet wird bzw. wann der Fördervorgang beginnt und beendet wird. Durch Verknüpfung der zwei Signale der Schwellenschalter 4, 5 in dem logischen Netz­ werk 9, das auch Zeitglieder und Zähler enthalten kann, oder in dem Mikroprozessor kann die Dauer der Förderung entsprechend Fig. 2e ermittelt werden und ebenfalls die Fördermenge bestimmt werden, wobei dann die Randbedingungen wie Fördergeschwindigkeit, Druck und die Abmessungen der Rohrleitung bekannt sein müssen und gegebenenfalls konstant gehalten werden müssen.

Die Schwellenwerte der Schwellenwertschalter können so eingestellt werden, daß langsame Temperaturänderungen, beispielsweise der Umgebungstemperatur keinen Schaltvorgang auslösen, wobei jedoch der Beginn der Förderung des Mediums erfaßt wird, da in diesem Falle eine schnelle Temperaturänderung auftritt. Daher ist es möglich, das Widerstandsnetzwerk 6 bis 8 auch wegzulassen.

Anstelle des logischen Netzwerks oder des Mikroprozessors können auch eine Rechen­ schaltung, eine speicherprogrammierbare Steuerung oder ein sonstiger programmierbarer Rechner vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Überwachung der Förderung eines in einer Förderleitung diskontinuier­ lich fließenden Mediums mit einer das Medium lokal erwärmenden Wärmequelle, einem die Temperatur des Mediums er­ fassenden Temperaturfühler und einer das Signal vom Temperaturfühler auswertenden Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle und der Temperatur­ fühler gemeinsam in einem einzigen Element (2) realisiert sind, das innerhalb der Förderleitung (1) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige Element ein temperaturabhängiger Widerstand (2), insbesondere ein Thermistor ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ einrichtung Änderungen des Ausgangssignals des temperaturabhängigen Widerstandes erfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine das Temperatur­ signal vom temperaturabhängigen Widerstand (2) empfangende Differenzierschaltung (3) und einen mit ihr verbundenen ersten Schwellenwertschalter (4) aufweist, der das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (3) mit einem ersten, den Beginn der Förderung definierenden vorgegebenen Schwellenwert vergleicht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung (3) mit einem zweiten Schwellenwertschalter (5) verbunden ist, der das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (3) mit einem zweiten, das Ende der Förderung definieren­ den vorgegebenen Schwellenwert vergleicht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (6 bis 8) zur Temperaturkompensation vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungs­ anordnung zur Temperaturkompensation mindestens einen Thermistor (6, 7) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitmeßglied zur Bestimmung der Förder­ zeit mit den Schwellenwertschaltern (4, 5) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikroprozessor oder eine Verknüpfungs­ schaltung zur Bestimmung der Förderzeit und/oder der Fördermenge vorgesehen ist.