DE4010763A1 - Measuring level and density in pressureless liq. container - immersing rise pipe to draw in liq. by vacuum or pressure and measuring time or pressure from movement - Google Patents
Measuring level and density in pressureless liq. container - immersing rise pipe to draw in liq. by vacuum or pressure and measuring time or pressure from movementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Füllstandes und der Dichte in drucklosen Flüssigkeitsbehältern, vorzugsweise in Rührwerks apparaten.The invention relates to a method for measuring the level and the Density in unpressurized liquid containers, preferably in an agitator apparatus.
Die bekannten, kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßeinrichtungen in Flüssigkeitsbehältern beruhen auf der Verwendung von in die Flüssigkeit eintauchenden Sonden, an denen in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe meß technisch erfaßbare Änderungen von physikalischen Größen auftreten. Typi sche Vertreter dieser Füllstandsmeßverfahren sind kapazitive Verfahren und Verfahren, bei denen sich der Auftrieb eines in die Flüssigkeit eintauchen den Auftriebskörpers in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe ändert. Bei letzterem Verfahren kommt es zu Fehlmessungen, die nicht erkannt werden, wenn sich die Stoffeigenschaften der Flüssigkeiten ändern. Bei der Verwen dung von Sonden kann durch das Anbacken von Feststoffen das Meßergebnis verfälscht werden. The known, continuously working level measuring devices in Liquid containers rely on the use of in the liquid immersing probes, which measure depending on the immersion depth technically detectable changes in physical quantities occur. Typi Representatives of these level measurement methods are capacitive methods and Procedures in which the buoyancy of one is immersed in the liquid changes the buoyancy body depending on the immersion depth. At the latter method leads to incorrect measurements that are not recognized, if the material properties of the liquids change. When using The measurement result can be achieved by baking solids be falsified.
Weiterhin ist aus den DD-PS 1 26 747 und 2 63 586 bekannt, den Füllstand und die Dichte von Flüssigkeiten zu bestimmen, indem in definierten Abständen im Meßbehälter der hydrostatische Druck mittels Sprudelstandsmessung oder Druckmeßumformer gemessen wird. Bei dieser Methode müssen die beiden Meß stellen unter der Flüssigkeitsoberfläche liegen, so daß nur ab einem be stimmten Füllstand gemessen werden kann. Fehler der Druckmessungen sind nicht erkennbar.Furthermore, from the DD-PS 1 26 747 and 2 63 586, the level and to determine the density of liquids by at defined intervals the hydrostatic pressure in the measuring container by means of bubble level measurement or Pressure transmitter is measured. With this method, the two measuring place below the liquid surface, so that only from one be agreed level can be measured. There are errors in the pressure measurements not visible.
Bei den bekannten Meßmethoden tauchen die Meßwertaufnehmer in das Meßme dium ein oder werden von diesem durchströmt, so daß Instandhaltungsmaß nahmen oder Funktions- und Nullpunktkontrollen schwierig zu handhaben sind.In the known measuring methods, the transducers are immersed in the measuring me dium or are flowed through by this, so that maintenance measure or function and zero point controls are difficult to handle.
Ziel der Erfindung ist es, den Füllstand von Behältern oder die Dichte von Flüssigkeiten oder beides mit einem minimalen Aufwand zu bestimmen, wobei prinzipbedingt eine ständige Funktionskontrolle der Meßeinrichtung vorge nommen wird. Die verschiedenen Störgrößen, wie Hilfsenergieschwankung, Dichte-, Viskositäts- oder Füllstandsänderung sollen keinen Einfluß auf das Meßergebnis haben.The aim of the invention is to determine the fill level of containers or the density of Determine liquids or both with minimal effort due to the principle, a permanent functional check of the measuring device is provided is taken. The different disturbance variables, such as auxiliary power fluctuation, Changes in density, viscosity or level should not affect the Have measurement result.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kombinierte Füllstands- und Dichtemessung zu realisieren, bei der die empfindlichen Bauteile, wie Druck meßstellen und Grenzwertschalter außerhalb des Behälters installiert und pe riodisch Funktions- und Nullpunktkontrollen ohne Schwierigkeiten durchge führt werden können.The object of the invention is a combined level and Realize density measurement in which the sensitive components, such as pressure measuring points and limit switches installed outside the tank and pe Periodic function and zero point checks carried out without difficulty can be led.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Steigrohr in die zu messende Flüssigkeit taucht und in diesem mittels Vakuum oder Druck periodisch die Meßflüssigkeit vom momentanen Flüssigkeitsstand bis zu einer oberen Meßmarke gefördert wird, wobei durch die Messung der Zeitdauer des Bewegungsablaufes und durch die Messung von Zeitdifferenzen während des Be wegungsablaufes oder durch Messung von Druckwerten und Druckdifferenzen die Füllstandshöhe und/oder die Dichte der Flüssigkeit ermittelt wird.According to the invention the object is achieved in that a riser pipe in the The liquid to be measured is immersed and in it by means of vacuum or pressure periodically the measuring liquid from the current liquid level to one upper measuring mark is promoted, by measuring the duration of the Motion sequence and by measuring time differences during loading trajectory or by measuring pressure values and pressure differences the level and / or the density of the liquid is determined.
Für die Ermittlung der Füllstandshöhe im Flüssigkeitsbehälter werden die Zeiten erfaßt, die die Flüssigkeit bis zum Erreichen einer unteren und einer oberen Meßmarke benötigt. Aus den Meßergebnissen ist die Füllstands höhe unabhängig vom Vakuum bzw. Druck, von der Viskosität und Dichte der Flüssigkeit berechenbar.To determine the level in the liquid container, the Times recorded that the liquid until reaching a lower and an upper measuring mark is required. The level is from the measurement results height regardless of the vacuum or pressure, the viscosity and density of the Liquid predictable.
Für die Ermittlung der Dichte und der Füllstandshöhe werden die Drücke er faßt, die sich in dem Steigrohr beim Erreichen einer unteren und beim Er reichen einer oberen Meßmarke einstellen. In dem Volumen über dem Flüssig keitsspiegel baut sich ein Unterdruck auf, der der augenblicklichen Höhe der angesaugten Flüssigkeitssäule proportional ist. Die jeweils zum Zeit punkt des Erreichens der Meßmarken vorliegenden Unterdruckwerte werden mit einer schnellen Druckmeßeinrichtung erfaßt und daraus der Behälterfüllstand und die Dichte der Flüssigkeit berechnet.The pressures are used to determine the density and level summarizes that in the riser when reaching a lower and when he adjust an upper measuring mark. In the volume above the liquid mirror builds up a negative pressure, that of the current height is proportional to the suctioned liquid column. Each at the time When the measuring marks are reached, negative pressure values are shown with a fast pressure measuring device and the container fill level and calculated the density of the liquid.
Weiterhin ist es möglich, am Steigrohr in definierten Abständen in Reihe geschaltete Induktionsspulen zu installieren und im Steigrohr einen Schwim mer mit Magnet zu plazieren, so daß aus der Anzahl der Induktionsspannungs impulse bei einem Förderhub ebenfalls auf den Behälterfüllstand geschlossen werden kann.It is also possible to row the riser pipe at defined intervals to install switched induction coils and a swim in the riser to place with a magnet, so that from the number of induction voltage impulses also closed on the container level during a conveying stroke can be.
Erfindungsgemäß kann der Füllstand auch dadurch festgestellt werden, daß die Zeit bestimmt wird, die notwendig ist, um beim Ansaugen des gasförmigen Volumenanteils im Saugrohr einen bestimmten Druckwert zu erreichen, denn das Volumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist je nach Füllstand unter schiedlich. Bei dieser Verfahrensweise muß lediglich im Saugrohr ein Boden ventil geschlossen werden, wenn Vakuum angeschlossen wird.According to the invention, the fill level can also be determined in that the time is determined that is necessary to take in the gaseous Volume share in the intake manifold to reach a certain pressure value, because the volume above the liquid level is below, depending on the level different. With this procedure, all that is required is a floor in the intake manifold valve are closed when vacuum is connected.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird prinzipbedingt eine Funktions kontrolle durchgeführt, indem der Ausfall der Meßeinrichtung sofort gemeldet wird, wenn nach einer voreingestellten Zeit ein Signal von den Meßstellen ausbleibt.In principle, the method according to the invention becomes a function Control performed by immediately reporting the failure of the measuring device if, after a preset time, a signal from the measuring points is absent.
Die Erfindung soll nachstehend an Beispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using examples. The drawings show
Fig. 1 Bewegung der Flüssigkeit durch Anwendung des Saugprinzips, Fig. 1 agitation of the liquid by application of Saugprinzips,
Fig. 2 Bewegung der Flüssigkeit durch Anwendung des Druckprinzips, Fig. 2 movement of the liquid by the application of the printing principle,
Fig. 3 Erzeugung von lnduktionsspannungsimpulsen durch Vorbeibewegen eines Permanentmagneten an Induktionsspulen bei der Bewegung der Flüssigkeit, Fig. 3 Generation of lnduktionsspannungsimpulsen by passage of a permanent magnet on induction coils with the movement of the liquid,
Fig. 4 Bewegung des gasförmigen Volumenanteils im Saugrohr durch Anwen dung des Saugprinzips. Fig. 4 movement of the gaseous volume fraction in the intake manifold by application of the suction principle.
Bestimmung der Füllstandshöhe in einem FlüssigkeitsbehälterDetermination of the level in a liquid container
In Fig. 1 wird das Verfahren unter Anwendung von Vakuum gezeigt: In einen Flüssigkeitsbehälter 1 taucht ein am unteren Ende offenes Saugrohr 2 ein, das über ein automatisch betätigtes Ventil 8 an eine Vakuumpumpe angeschlos sen ist. Über ein anderes automatisch betätigtes Ventil 6 kann eine Verbin dung zur Atmosphäre hergestellt werden. Bei Auslösung des Meßvorganges wird Ventil 6 geschlossen und Ventil 8 geöffnet. Im Volumen über dem Flüssig keitsspiegel im Saugrohr wird ein Vakuum aufgebaut, wodurch die Flüssigkeit im Saugrohr nach oben steigt. Während des Ansteigens werden zwei Zeitmes sungen ausgelöst, von denen die erste t 1 bei Erreichen des Grenzwertschal ters 3 und die zweite t 2 bei Erreichen des Grenzwertschalters 4 beendet wird. Aus den Ergebnissen der Zeitmessungen wird mittels mikroelektroni scher Schaltungen bzw. durch Anwendung mikrorechentechnischer Gerätetech nik der QuotientIn Fig. 1 the method using vacuum is shown: In a liquid container 1 , an open at the lower end of the suction tube 2 is immersed, which is ruled out via an automatically operated valve 8 to a vacuum pump. Via another automatically operated valve 6 , a connection to the atmosphere can be established. When the measuring process is triggered, valve 6 is closed and valve 8 is opened. A vacuum is built up in the volume above the liquid level in the intake manifold, causing the fluid in the intake manifold to rise. During the rise, two time measurements are triggered, of which the first t 1 is ended when the limit switch 3 is reached and the second t 2 is ended when the limit switch 4 is reached. The quotient is obtained from the results of the time measurements by means of microelectronic circuits or by using micro-computer technology
errechnet. Dieser Quotient ist ein Maß der Höhe des Flüssigkeitsniveaus im Flüssigkeitsbehälter. Durch die Quotientenbildung werden Fehler, die aus Veränderungen der Förderleistung der Vakuumpumpe, Dichte- oder Vis kositätsänderungen der Flüssigkeit resultieren, eliminiert.calculated. This quotient is a measure of the level of the liquid in the liquid container. By forming the quotient, errors that from changes in the delivery rate of the vacuum pump, density or Vis changes in the liquid's fluidity are eliminated.
In Fig. 2 wird das Verfahren unter Anwendung von Druck gezeigt: In ein Tauchrohr 10 ist ein Steigrohr eingezogen. Am unteren Ende des Tauchrohres ist ein Bodenventil 11 angebracht. Wird mittels eines Ventils 9 das Tauch rohr mit Druck beaufschlagt, schließt sich das Bodenventil 11 und die Flüssigkeit steigt im Steigrohr nach oben. Analog zum Beispiel 1 werden die Zeiten bewertet die bis zum Erreichen der Grenzwertmarken 3 und 4 vergehen.The method using pressure is shown in FIG. 2: a dip tube is drawn into an immersion tube 10 . A bottom valve 11 is attached to the lower end of the dip tube. If the immersion pipe is pressurized by means of a valve 9 , the bottom valve 11 closes and the liquid rises in the riser pipe. Analogously to example 1, the times which pass until limit marks 3 and 4 are reached are evaluated.
In Fig. 3 wird eine Variante des Verfahrens unter Anwendung von Vakuum gezeigt: Über die gesamte Länge des Saugrohres 2 sind viele, in gleichen Abständen dicht nebeneinanderliegende Marken in Form von lnduktionsspulen 14 angebracht. In das Saugrohr ist ein Schwimmkörper 13, der mit einem Permanentmagneten 12 versehen ist, eingebracht. FIG. 3 shows a variant of the method using vacuum: over the entire length of the suction pipe 2 , many marks are placed in the form of induction coils 14 that are closely spaced at equal intervals. A floating body 13 , which is provided with a permanent magnet 12 , is introduced into the suction pipe.
Wird an das Saugrohr Vakuum angelegt, bewegt sich der Schwimmkörper mit der angesaugten Flüssigkeit an den Induktionsspulen vorbei nach oben. Beim Passieren jeder Induktionsspule wird ein elektrischer Impuls erzeugt. Die Anzahl der mit einer geeigneten elektronischen Anordnung gezählten Impulse entspricht dann der Strecke zwischen Flüssigkeitsniveau und einer oberen Grenzmarke, die z.B. durch einen Näherungsschalter realisiert ist, aus der der Behälterfüllstand ermittelt werden kann.If vacuum is applied to the suction pipe, the float moves with it the suctioned liquid past the induction coils upwards. At the An electrical pulse is generated by passing through each induction coil. The Number of pulses counted with a suitable electronic arrangement then corresponds to the distance between the liquid level and an upper one Boundary mark which e.g. is realized by a proximity switch which the tank fill level can be determined.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren, bei dem keine Flüssigkeiten bewegt werden müssen, wird in Fig. 4 gezeigt: Beim Anlegen des Vakuums an das Saugrohr 2 schließt sich das Bodenventil 12, so daß keine Flüssigkeit nachfließen kann. Als Maß für den Füllstand wird bewertet, wie schnell in dem Saugrohr oberhalb des Flüssigkeitsspiegels nach Schließen von Ventil 6 und gleichzeitigem Öffnen von Ventil 8 ein vorgegebener Druck wert, der an dem Monometer 5 eingestellt ist, erreicht wird.Another advantageous method in which no liquids have to be moved is shown in FIG. 4: when the vacuum is applied to the suction pipe 2 , the bottom valve 12 closes so that no liquid can flow in. As a measure of the fill level, it is assessed how quickly a predetermined pressure value, which is set on the monometer 5 , is reached in the suction pipe above the liquid level after closing valve 6 and simultaneously opening valve 8 .
Bestimmung der Füllstandshöhe und der Dichte einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbehälter.Determining the level and density of a liquid in one Liquid container.
Unter Wahrung des Grundprinzips kann mit einer besonders einfachen Meß einrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, sowohl die Füllstandshöhe als auch die Dichte bestimmt werden.While maintaining the basic principle, both the fill level and the density can be determined with a particularly simple measuring device, as shown in FIG. 1.
An das Saugrohr 2 wird mit dem Ventil 8, das durch eine Taktsteuerung be tätigt wird, periodisch über das Drosselventil 7 Vakuum angelegt. Es baut sich in dem Volumen über dem Flüssigkeitsspiegel ein Unterdruck auf, der der augenblicklichen Höhe der angesaugten Flüssigkeitssäule proportional ist. Mittels schaltungs- und rechentechnischer Mittel werden die Unter druckwerte, die zum Zeitpunkt der Erreichung der Grenzwertmarken 3 und 4 vorliegen, mit einer schnellen Druckmeßeinrichtung 5 erfaßt und daraus der Behälterfüllstand und die Dichte der Flüssigkeit entsprechend nachfol gender Gleichungen berechnet: Sind p 1 und p 2 die jeweiligen Unterdrücke bei Erreichen der Grenzkontakte 3 und 4 und ist Δ h der Abstand beider Grenzkontakte, so kann die Dichte ausAt the intake manifold 2 with the valve 8 , which is actuated by a clock control, periodically applied via the throttle valve 7 vacuum. A negative pressure builds up in the volume above the liquid level, which is proportional to the instantaneous height of the liquid column drawn in. By means of circuitry and computational means, the underpressure values which are present at the time the limit marks 3 and 4 are reached are recorded with a fast pressure measuring device 5 and the tank filling level and the density of the liquid are calculated from these according to the following equations: p 1 and p 2 the respective negative pressures when the limit contacts 3 and 4 are reached and Δ h is the distance between the two limit contacts, the density can be
berechnet werden.be calculated.
Die absolute Höhe h 1 der angesaugten Flüssigkeitssäule vom momentanen Behälterstand h bis zum Grenzwertschalter 3 berechnet sich zuThe absolute height h 1 of the aspirated liquid column from the current container level h to the limit switch 3 is calculated
Ist h 10 die Höhe des Grenzwertschalters 3 über dem Behälterboden, so gilt für den gesuchten Füllstand h des BehältersIf h 10 is the height of the limit switch 3 above the bottom of the container, the level h of the container is sought
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used
1 Flüssigkeitsbehälter
2 Saugrohr
3 Grenzwertschalter (unterer)
4 Grenzwertschalter (oberer)
5 Druckmeßeinrichtung
6 Ventil
7 Drosselventil
8 Ventil
9 Ventil
10 Tauchrohr
11 Bodenventil
12 Magnet
13 Schwimmer
14 Induktionsspule 1 liquid container
2 suction pipe
3 limit switches (lower)
4 limit switches (upper)
5 pressure measuring device
6 valve
7 throttle valve
8 valve
9 valve
10 dip tube
11 bottom valve
12 magnet
13 swimmers
14 induction coil
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD32873389A DD300614A7 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | METHOD AND DEVICE FOR LEVEL AND DENSITY MEASUREMENT IN PRESSURE-FREE LIQUID CONTAINERS |
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Family
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| DD300614A7 (en) | 1992-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CHEMIE AG BITTERFELD-WOLFEN, O-4400 BITTERFELD, DE |
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