DE3942239A1

DE3942239A1 - Fuellstands-lotsystem

Info

Publication number: DE3942239A1
Application number: DE19893942239
Authority: DE
Inventors: Burkhard Grune; Helmut Huber; Erwin Dipl Ing Einwanger; Dieter Duschl
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-07-04
Also published as: DE3942239C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lotsystem für den Füllstand von mit gasförmigen, flüssigen und/oder festen Gü tern beschickten Gefäßen, wobei die Güter in den genannten Gefäßen eine Phasengrenze ausbilden.

Stand der Technik

Solche Lotsysteme sind grundsätzlich bekannt. In DE-PS 8 19 923 ist eine Einrichtung zur Messung der Standhöhe in Speichern bekannt, wobei eine Abtastvorrichtung mit glocken förmigen Auslegern mittels eines Seils durch Abspulen von der Seiltrommel in den Speicher herabgelassen wird. Beim Aufsitzen der Abtastvorrichtung auf dem Füllgut wird das Seil entlastet und eine Zugfeder an der Seiltrommel betätigt einen elektrischen Schalter. Bei spezifisch leichtem, locke rem Füllgut kann jedoch dieses Meßprinzip zu erheblichen Meßfehlern führen, da in diesem Fall das Seil erst nach re lativ tiefem Eintauchen in das Füllgut merklich entlastet wird. DE-OS 26 11 729 beschreibt ein Verfahren und eine Vor richtung zum Messen zur Messung der Höhe der Grenzfläche zwischen zwei fluiden Medien. Meßgröße ist hierbei die Ver änderung der Lichtintensität eines von einer Lichtquelle durch die fluiden Medien auf einen Photosensor auftreffenden Lichtstrahls beim Durchgang durch die Phasengrenze der bei den fluiden Medien. Vorgeschlagen wird u. a. ein entsprechen der Tauchstab. Eine Messung mit einem solchen Tauchstab ist mit Fehlern behaftet, wenn er nicht exakt senkrecht in das mit Füllgut beschickte Gefäß eingetaucht wird.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Füllstands lotsystem zu entwickeln, das es erlaubt, mit einfachen Mit teln zuverlässig und exakt den Stand eines Füllgutes in einem Gefäß zu ermitteln. Ferner war es Aufgabe, ein Füll standslotsystem der oben genannten Art zu entwickeln, mit dem man auch den Füllstand von spezifisch leichten, leicht fließenden Füllgut oder die Phasengrenze von zwei Medien mit geringen Dichteunterschieden ermitteln kann. Des weiteren war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Füllstands lotsystem bereitzustellen, das Fehler, die durch diffuse Phasengrenzflächen des Füllguts oder durch Verhaken der Son de im Behälter hervorgerufen werden, vermeidet.

Beschreibung der Erfindung

Die vorstehend geschilderten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters, wobei eine Sonde an einem Seil in den Behälter herabgelassen wird, mittels der Länge des herabge lassenen Seils, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des herabgelassenen Seils an einer Rolle ermittelt wird, die sich zwischen der Zuführvorrichtung des Seils und der Ober fläche des Füllguts befindet, wobei das Seil beim Herablas sen über Rolle läuft und diese in Drehung versetzt, bzw. eine Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters bestehend aus einer Sonde, ei nem Seil, an dem die Sonde in den Behälter herabgelassen werden kann und einer Zuführvorrichtung für das Seil, da durch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführvorrichtung und der Oberfläche des Füllguts sich eine Rolle befindet, über die das Seil läuft und sie beim Herablassen in Drehung ver setzen kann und diese Rolle eine dieser Drehung proportiona le Meß- und/oder Anzeigevorrichtung besitzt oder damit verbunden ist.

Vorzugsweise wird das Seil durch die genannte Rolle ge spannt.

Vorzugsweise ist die Zuführvorrichtung für das Seil eine Seiltrommel.

Vorzugsweise befinden sich Rolle und Zuführvorrichtung au ßerhalb des mit Füllgut beschickten Behälters.

Vorzugsweise ist das Seil ein elektrisches oder elektromag netisches Kabel, insbesondere ein Flachkabel, durch das die Sonde mit der für die Detektion des Auftreffens auf dem Füllgut notwendigen Energie versorgt wird.

Vorzugsweise wird das Seil durch eine Vorrichtung (Arretie rungsvorrichtung) bei maximaler und minimaler Füllstandshöhe arretiert.

Vorzugsweise wird die Zuführvorrichtung für das Seil, also insbesondere die Seiltrommel, durch einen Motor angetrieben. Insbesondere wird durch die Arretiervorrichtung die Drehung der Seiltrommel angehalten oder deren Drehrichtung umge kehrt.

Vorzugsweise wird das Seil durch die Rolle in Spannung ge halten. Insbesondere ist die Rolle so schwergängig, daß sie durch das überlaufende Seil in eine der Bewegung des Seil proportionale Drehbewegung versetzt wird, nur wenn das Seil durch das volle Gewicht der Sonde gespannt ist; wird jedoch das Seil entlastet, so dreht sich die Rolle vorzugsweise nicht.

Da ja an der Rolle die Füllhöhe über die Länge des abgespul ten Seils ermittelt wird, wird nur diejenige Füllhöhe ange zeigt, die dem unter dem vollen Gewicht der Sonde über die Rolle gelaufenen Seil entspricht. Es werden somit Fehler vermieden, die bei dem oben geschilderten Stand der Technik dadurch hervorgerufen werden, daß die Sonde nicht anspricht, daß die Sonde sich im Behälter verhakt oder daß das Seil bricht.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit an sich bekannten Schalt-, Anzeige-, Regel- und/oder Datenverarbeitungsanlagen, welche unter anderem die folgenden Funktionen wahrnehmen:

- Anzeige und datentechnische Erfassung des aktuellen Füllstands,
- Abschalten der Seilzuführvorrichtung bei Störungen, insbesondere wenn sich die Rolle nicht mehr synchron mit der Zuführgeschwindigkeit des Seils bewegt,
- Anhalten der Zuführvorrichtung bei maximaler Füllhöhe, d. h. wenn die Sonde ihre höchste Position im Behälter erreicht hat.

Im folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens geschildert, die in Fig. 1 illustriert ist.

Besondere Ausführungsform

Durch einen Motor (1) wird eine Kabeltrommel (2) angetrie ben. Auf diese Weise wird die Sonde (3), welche an dem Kabel (4) hängt in dem mit Füllgut beschickten Behälter (5) auf und ab bewegt. Das Kabel (4) läuft über die Rolle (6) ge führt, welche das Kabel spannt und sich beim Hochziehen oder Ablassen der Sonde dreht, sofern das Gewicht der Sonde das Kabel straff hält. Die Sonde (3) enthält vorzugsweise einen Sender (7) und einen Empfänger (8) für elektromagneti sche Strahlung, insbesondere für kohärente elektromagneti sche Strahlung, wie sie von einem Laser emittiert wird. Bevorzugt als Strahlung ist sichtbares Licht. Zwischen Sen der (7) und Empfänger (8) durchläuft der Strahl gewisse, vorzugsweise einstellbare Weglänge. Die durch die Bewegung des Kabels (4) verursachte Drehbewegung der Rolle (6) wird zur Bestimmung der Füllstandshöhe des Füllguts im Behälter (5) ausgenutzt. Dies kann u. a. verwirklicht werden, indem man die Rolle (6) mit mindestens einer Schlitzscheibe aus stattet oder mit einer solchen Schlitzscheibe kraftschlüssig verbindet. Das durch die Rotation der Schlitzscheibe am Schlitzinitiator (9) ausgelöste Signal kann beispielsweise durch die Rechnereinheit (10) in die entsprechende momentane Füllhöhe umgerechnet werden. Statt durch eine Schlitzscheibe in Kombination mit einem Schlitzinitiator kann ein ent sprechendes Signal auch durch einen an der Rolle (6) ange brachten Strichcode in Kombination mit einem Strichcodeleser, durch Nockenschalter usw. erzeugt werden. Mit der Rechner einheit (10) können Anzeigevorrichtungen und Regelvorrich tungen (beispielsweise für die Befüllung des Behälters (5)) gekoppelt sein. An der Kabeltrommel (2) befinden sich die Signalgeber (11) und (12), die bei minimaler Aufwicklung des Kabels (4) - d. h. bei Auftreffen der Sonde an der minimalen Füllstandshöhe - bzw. bei maximaler Aufwicklung des Kabels (4) ansprechen. Die durch die Signalgeber für minimalen Füllstand (11) und für maximalen Füllstand (12) erzeugten Signale werden durch die Rechnereinheit (10) verarbeitet und u. a. dazu benutzt, um den Motor (1) über den Motorleistungs teil (13) zu steuern (u. a. durch die Signale "Sonde auf wärts", "Sonde abwärts" und "Sonde stop"). Dies verhindert u. a., daß die Sonde (3) hart auf dem leeren Behälterboden oder auf dem Deckel des Behälters (5) auftrifft. Entspre chend kann der Motor (1) auch ausgeschaltet werden, sobald der Schlitzinitiator (9) keine Bewegung der Schlitzscheibe an der Rolle (6) mehr vermeldet (Störfall). Zur Übertragung der vom Empfänger (8) der Sonde (3) erzeugten Signale, also vorzugsweise elektrischen Signale, ist an der Kabeltrommel (2) ein Schleifringübertrager angebracht, über die die Signale je nach Ausstattung des Rechners direkt oder über eine Auswerte-Elektronik (14) der Rechnereinheit (10) zuführt.

Am Deckel (15) des Behälters (5) können Vorrichtungen zum Abdichten des Behälters (5) gegenüber dem Kabel (4) und/oder Vorrichtungen zum Reinigen des Kabels (4) von Füllgut, bei spielsweise Absaugdüsen, vorgesehen werden.

Zur Messung der Füllhöhe wird mittels des Motors (1) das Ka bel (4) von der Kabeltrommel (2) abgewickelt. Beim Einsinken in das Füllgut wird der vom Sender (7) ausgesandte Strahl elektromagnetischer Strahlung geschwächt. Die über den Emp fänger registrierte Intensitätsveränderung löst in der Rech nereinheit den Befehl aus, die momentane Höhe der Sonde im Behälter (5), also die Füllstandshöhe des Füllguts, anzuzei gen und den Motor (1) über den Motorleistungsteil (13) abzu schalten bzw. zum Heben der Sonde (3). Wird der Behälter (5) befüllt, so kann die Sonde auf maximaler Füllstandshöhe be lassen werden. Sobald die Sonde (3) beim Befüllen von Füll gut bedeckt wird (Behälter gefüllt) kann durch die vom Empfänger (8) registrierte Intensitätsschwächung mittels der Rechnereinheit die Befüllung unterbrochen werden. Entspre chend kann bei der Entleerung des Behälters die Sonde (3) der Füllstandshöhe des Füllgutes nachgeführt werden; bei An sprechen des Signalgebers (11) an der Kabeltrommel (2) (Be hälter geleert) kann die Entleerung unterbrochen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr für die Bestimmung des Füllstands eines mit Füllgut niedriger Schüttdichte beschickten Behäl ters. Beispiel für solch ein Füllgut niedriger Schüttdichte ist hochdisperse Kieselsäure. Diese hat im allgemeinen Schüttdichten von 5 bis 60 Kg/m³.

Erklärung der Bezugszeichen von Fig. 1

(1) Motor
(2) Kabeltrommel
(3) Sonde
(4) Kabel
(5) Behälter
(6) Rolle
(7) Sender
(8) Empfänger
(9) Schlitzinitiator
(10) Rechnereinheit
(11) Signalgeber für minimale Kabelaufwicklung
(12) Signalgeber für maximale Kabelaufwicklung
(13) Motorleistungsteil
(14) Auswerte-Elektronik
(15) Deckel des Behälters (5)

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters, wobei eine Sonde an einem Seil in den Behälter herabgelassen wird, mittels der Länge des herabgelassenen Seils, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des herabgelassenen Seils an einer Rolle ermittelt wird, die sich zwischen der Zuführvorrichtung des Seils und der Oberfläche des Füllguts befindet, wo bei das Seil beim Herablassen über Rolle läuft und diese in Drehung versetzt.

2. Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füll gut beschickten Behälters bestehend aus einer Sonde, ei nem Seil, an dem die Sonde in den Behälter herabgelassen werden kann und einer Zuführvorrichtung für das Seil, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführvorrichtung und der Oberfläche des Füllguts sich eine Rolle befindet, über die das Seil läuft und sie beim Herablassen in Drehung versetzen kann und diese Rolle eine dieser Drehung proportionale Meß- und/oder Anzeigevorrichtung besitzt oder damit ver bunden ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Vorrichtung nach An spruch 2, wobei die Zuführvorrichtung für das Seil eine Seiltrommel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 oder Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei sich Rolle und Zuführvorrich tung außerhalb des mit Füllgut beschickten Behälters be finden.

5. Verfahren bzw. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Seil ein elektrisches oder elektromag netisches Kabel ist, vorzugsweise ein Flachkabel, durch das die Sonde mit der für die Detektion des Auftreffens auf dem Füllgut notwendigen Energie versorgt wird.

6. Verfahren bzw. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Seil durch eine Vorrichtung bei maxima ler und minimaler Füllstandshöhe arretiert wird.

7. Verfahren bzw. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Seiltrommel durch einen Motor angetrieben wird und die Arretiervorrichtung die Drehung der Seiltrommel anhält oder deren Drehrichtung umkehrt.

8. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7 zur Bestimmung des Füllstands von mit einem Füllgut niedriger Schüttdichte beschickten Behälters.