DE4442009A1 - Vorrichtung zur Messung eines Flüssigkeitsstandes - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung des Flüssig­ keitsstandes in mehreren Behältern, insbesondere zur Verwendung in Weinkellereien.

Gegenwärtig wird zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mei­ stens ein durchsichtiges, vertikal angeordnetes Rohr verwendet. Dieses ist in seinem unteren Bereich abgewinkelt und mit einer Skalierung versehen. An seinem unteren Ende ist das Rohr mit dem Behälter verbunden und an seinem oberen Ende steht es mit der Umgebung in Verbindung. Aufgrund des Prinzips der kommunizieren­ den Röhren ist die Steighöhe der Flüssigkeit in dem Rohr genauso hoch wie in dem Behälter. Die Füllhöhe des Behälters kann also durch Ablesen der Skalierung an dem Rohr einfach bestimmt werden.

Zum Zwecke der Füllstandsmessung können auch einfache Peilstäbe verwendet wer­ den, die in den Behälter eingeführt werden. Es können auch aufwendigere Vor­ richtungen verwendet werden, beispielsweise die in der FR-A-2492974 beschriebene optische Vorrichtung, welche auf der Intensitätsänderung eines Lichtsignals beruht, das von einem an der Oberfläche schwimmenden Reflektor reflektiert wurde. Eine andere Vorrichtung ist in der FR-A-2619445 beschrieben und umfaßt ein Füllstands­ rohr, das eine optische Detektionszelle aufweist, welche die durch die Innenwandung des Rohrs in Anwesenheit von Flüssigkeit gebrochene Infrarotstrahlung detektiert.

Keine dieser Vorrichtungen ermöglicht jedoch die Füllstandsmessung von Flüssigkeit in verschiedenen, nicht miteinander verbundenen Behältern unter Verwendung eines einzigen Rohrs. Die Verwendung von jeweils einem Rohr für jeden Behälter ist jedoch, gerade bei vielen Behältern, aufwendig und teuer.

Es besteht daher die Aufgabe, eine derartige Vorrichtung so weiterzubilden, daß der Füllstand in mehreren Behältern mit einfachen und billigen Mitteln gemessen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen­ detes Rohr; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Rohr 1 mit einem Ultraschall-Füllstandsgeber 11 aufweist. Der Durchmesser des Rohrs 1 ist so bemessen, daß das Zurückschlagen von Wellen von seinen Wandungen vermieden wird. Das Rohr 1 ist an seiner Oberseite 10 offen und an seiner Unterseite mit einer Öffnung 12 versehen, in welche eine Leitung 13 mündet, die mit einem Netzwerk 2 aus vier Leitungen 21, 22, 23 und 24, und zwar jeweils mit einem Ende 210, 220, 230 bzw. 240 dieser Leitungen verbunden ist. Die anderen Enden 210′, 220′, 230′ und 240′ dieser Leitungen münden in jeweils einen von vier Behältern 4, welche die Bezugszahlen 41, 42, 43 und 44 tragen.

Jede Leitung 21, 22, 23 und 24 ist mit einem elektrisch betätigbaren Ventil 211, 221, 231 bzw. 241 versehen, welches geöffnet oder verschlossen werden kann, um den Flüssigkeitsdurchgang von einem der Behälter 4 zu öffnen oder zu sperren. Die Betätigung der Ventile erfolgt durch einen Rechner 3 über elektrische Leitungen 211′, 221′, 231′ und 241′, wobei der Rechner 3 auch mit dem Füllstandsgeber 11 über eine elektrische Leitung 11′ verbunden ist.

Zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes 51 in dem Behälter 41 wird beispielsweise vom Rechner 3 das Ventil 211 geöffnet, während die anderen drei Ventile 221, 231 und 241 geschlossen bleiben. Aufgrund des Prinzips der kommunizierenden Röhren, fließt die Flüssigkeit 51 daraufhin durch die Leitung 21 und dringt durch die Öffnung 12 des Rohrs 1 ein, wo sie in Kontakt mit dem Geber 11 für den Flüssigkeitsstand gelangt. Dieser kann daraufhin die Füllhöhe innerhalb des Rohrs 1 und damit auch innerhalb des Behälters 41 messen. Zur Bestimmung der Füllhöhe in den anderen Behältern 42, 43 und 44 verfährt man auf analoge Weise.

Die von dem Geber gemessenen physikalischen Größen werden dem Rechner 3 in Analogform zugeführt. Diese Analogsignale entsprechen den verschiedenen Füllständen in den Behältern 4 und werden durch ein Programm im Speicher des Rechners 3 weiterverarbeitet, wodurch dem Benutzer die zum Betrieb der Anlage notwendigen Daten zur Verfügung gestellt werden können.

In Fig. 2 ist ein Rohr 1 dargestellt, welches mit einer Flüssigkeit 5 gefüllt ist, deren Füllstand 50 zu messen ist. An seiner oberen Öffnung 10 ist das Rohr mit einer Abdeckung 6 versehen. Zwischen der höchstmöglichen Oberfläche 50 der Flüssig­ keit und der oberen Abdeckung 6 weist die Wandung 15 des Rohrs 1 eine Leitung 71 auf, welche mit einem elektrisch betätigbaren Ventil 7 verbunden ist, von dem zwei weitere Leitungen 72 und 73 abzweigen. Die Leitung 72 ermöglicht die Ver­ bindung des Innenraums des Rohrs 1 mit der äußeren Umgebung und die Leitung 73 ermöglicht die Zuführung eines Druckgases in das Rohr 1, um die Flüssigkeit 5 aus dem Rohr hinauszutreiben, wodurch der Füllstand verschiedener Flüssigkeiten in verschiedenen Behältern gemessen werden kann.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß dort der Ultraschall-Füllstandsgeber durch eine elektronische Kamera 8 ersetzt ist, welche entlang der Länge des Rohrs 1 über nicht dargestellte mechanische Mittel verschiebbar ist und der Detektion der freien Oberfläche 50 einer Flüssigkeit 5 dient, deren Füllstand innerhalb eines Behälters 4 zu bestimmen ist. Die Kamera 8 weist ein Objektiv 81 und einen elektronischen Bildwandler 80 in Form eines "charged coupled device" (CCD) auf. Eine Lichtquelle 82, welche zusammen mit der Kamera 8 verschoben wird, ist so angeordnet, daß das optische Feld der Kamera 8 ausgeleuchtet wird. Diese ist elektrisch an den Rechner 3 angeschlossen zur Verarbeitung der Daten und zur Darstellung der Ergebnisse. Das Rohr 1 weist darüber hinaus entlang seiner gesamten Höhe einen Eichstab 83 auf, welcher aufeinanderfolgende Markierungen 84 trägt, die eine Gradierung oder einen Balkencode darstellen, dessen metrischer Wert der Höhe auf dem Eichstab entspricht. Die Markierungen 84 sind so angeordnet, daß sie von der Kamera 8 erfaßt werden können.

Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: Die Messung des Füllstandes der Flüssigkeit 5 in einem Behälter 4 erfolgt durch Verschiebung der Kamera 8 entlang des Rohrs 1 bis sie das Bild des Füllstandes 50 erfaßt, welches durch die freie Oberfläche der Flüssigkeit 5 gebildet wird, und sich in dieser Stellung stabilisiert. Das Bild wird in dem Wandler 80 durch Anregung einer bestimmten Anzahl fotoempfindlicher Elemente oder Pixel des Wandlers gebildet. Die anderen fotoempfindlichen Elemente werden durch das von der Lichtquelle 82 ausgehende Licht zwar ebenfalls angeregt, jedoch auf andere Weise und erzeugen eine zur Intensität des empfangenen Lichtes proportionale Spannung. Der CCD-Wandler 80 der Kamera 8 empfängt auch das Bild einer Markierung 84. Die Analyse der von der Kamera 8 erzeugten elektrischen Signale und insbesondere der verschiedenen digitalisierten Spannungen erfolgt durch eine programmgesteuerte Verarbeitung aus dem Speicher des Rechners 3. Hierdurch wird auch der genaue Abstand des Flüssigkeitsspiegels 50 der Flüssigkeit 5 an der Markierung 84 und, durch Differenzbildung, die Füllhöhe der Flüssigkeit 5 im Rohr 1 und damit im Behälter 4 bestimmt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsstandes in mehreren Behältern (4), welche miteinander nicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein vertikal angeordnetes festes Rohr (1) aufweist, welchem ein Geber (11, 8) für den Flüssigkeitsstand zugeordnet ist, der mit einem Rechner (3) verbunden ist, welcher wiederum ein Datenverarbeitungsprogramm zur Verarbeitung der von dem Geber (11, 8) erzeugten Informationen enthält, wobei das Rohr (1) mit jedem Behälter (41, 42, 43, 44) über geeignete Verbindungsmittel (21, 22, 23, 24) verbunden ist, die jeweils ein elektrisch betätigbares Ventil (211, 221, 231, 241) aufweisen, welche ebenfalls mit dem Rechner (3) verbunden sind und der Rechner (3) das Öffnen bzw. Schließen der Ventile bewirken kann, wodurch jeweils einer der Behälter (41, 42, 43, 44) in Verbindung mit dem Rohr (1) gebracht wird und die Bestimmung des Flüssigkeitsstandes in diesem Behälter über die Messung der Füllhöhe (50) der Flüssigkeit (5) in diesem Rohr (1) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstands­ geber ein Ultraschall-Füllstandsgeber (11) ist, welcher vertikal im Inneren des Rohrs (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstands­ geber eine optische Erfassungsvorrichtung (8) außerhalb des Rohrs (1) auf­ weist, welche einen elektronischen Bildwandler (80) und ein Objektiv (81) aufweist sowie eine Lichtquelle (82) an der anderen Seite des Rohrs (1), wel­ che zusammen mit der optischen Erfassungsvorrichtung (8) entlang des Rohrs (1) verschiebbar ist und das Gesichtsfeld der optischen Erfassungsvorrichtung (8) beleuchtet, wodurch diese das Bild der freien Oberfläche (50) der Flüssig­ keit sowie das Bild einer Markierung (84) aufnehmen kann, um daraus durch geeignete Datenverarbeitung die Füllhöhe (5) innerhalb des Rohrs (1) und damit den Füllstand in dem entsprechenden Behälter (4) berechnen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an seinem oberen Ende durch eine Abdeckung (6) verschlossen ist und eine Leitung (71) vom oberen Bereich des Rohrs (1) über dem maximalen Flüssig­ keitsstand (5) abzweigt, welche zu einem Ventil führt, an das zwei weitere Leitungen (72, 73) angeschlossen sind, von denen eine (72) dazu dient, das Rohr (1) mit der Umgebungsluft zu verbinden und die andere (73), nach Ver­ schluß der Leitung (72), zum Einführen von Druckgas in das Rohr (1) dient, um die darin enthaltene Flüssigkeit (5) hinauszudrücken.