DE565703C - Verfahren zum Anfzeichnen, oder Regeln der Fluessigkeitshoehe in einem Behaelter - Google Patents

Description

• Verfahren zum Anzeigen, Aufzeichnen oder Regeln der Flüssigkeitshöhe in einem Behälter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen, Aufzeichnen oder Regeln der Flüssigkeitshöhe in einem Behälter. Es ist seit langem bekannt, daß Stöße oder Schläge, l4"elch(' gegen die elastischen Wandungen (-ines teilg-eise mit Flüssigkeit gefüllten Beliälters ausgeübt werden, hörbare Schwingungen derselben erregen. Die Tonhöhe dieser Schwingungen ist je nachdem, ob die Anschlagstelle über oder unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt, eine andere, so daß dieses Abklopfverfahren dazu dienen kann und gelegentlich z. B. bei Fässern dazu benutzt wird, angenähert die Flüssigkeitshöhe in Behältern mit elastischen Wänden zu ermitteln. Während aber bei diesem Verfahren das menschliche Ohr den Anzeiger für die Unterschiede der Tonhöhe der voll der über oder unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Wandstelle herrührenden Schwingungen bildet, besteht der Grundgedanke des Verfahrens gemäß der Erfindung darin, daß die mit der Flüssigkeitshöhe sich verändernden Schwingungen der Behälter oder elastisch mit diesele verbundener Hilfsbehälter zur Erregung auf Schwingungen ansprechender, die Flüssigkeitshöhe unmittelbar oder mittelbar anzeigender, aufzeichnender oder regelnder Vorrichtungen benutzt werden. Die Eigenschwingungszahl eines elastisch gelagerten Körpers hängt bekanntlich ab von seiner Masse. Ist der Körper ein Flüssigkeitsbehälter, dessen Flüssigkeitshöhe sich verändert, so wird hierdurch auch eine Veränderung der Eigenschiv@ingungszahl des durch den Körper mit seiner elastischen Lagerung dargestellten schwingungsfähigen Systems bewirkt. Man kann also umgekehrt eine Veränderung im Flüssigkeitsstande an einer Veränderung der Eigenschwingungszahl erkennen. Bei geeigneter Anordnung kann die Eigenschwingluigszahl als Maß für dir Hölle des Flüssigkeitsstandes in dem elastisch gelagerten Behälter dienen.
• Eine einfache Anwendung des Verfahrens zur Anzeige des Mlasserstandes in einem Dampfkessel ist in Abb. i der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Mit dem Dampfkessel i ist durch die Rohre 2 und 3 ein Hilfsbehälter .1 von beliebiger Form elastisch verbunden. Werden etwa durch einen Stoß oder durch die im Kesselhaus stets vorhandenen Erschütterungen die Eigenschningungen des schwingungsfähigen Systems 2, 3, .1 erregt, so zeigt ein Schwingungsmesser 5, zweckmäßig ein an sich bekannter. Zungenfrequenzmesser, die Eigenschwingungszahl an, welche, wie oben ausgeführt, als Maß für die Höhe des Wasserstandes in dem Hilfsbehälter dienen kann. jede Veränderung des Wasserstandes in dem Behälter i und dem mit ihm kommunizierenden Hilfsbehälter 4 bewirkt also eine Veränderung der Anzeige des Zungenfrequenzmessers.
• Ist der Behälter i selbst elastisch gelagert oder aufgehängt, so kann auch seine Eigenschwingungszahl zur Bestimmung der Flüssigkeitshöhe in ihm benutzt werden. In diesem Falle kann der Hilfsbehälter q. wegfallen.
• Die Erregung der Schwingungen des Behälters oder des Hilfsbehälters kann in verschiedenster Weise erfolgen. In vielen Fällen werden bereits die in der Umgebung vorhandenen. Erschütterungen hierzu ausreichend sein. Will man jedoch alle Möglichkeiten einer Täuschung ausschalten bzw. wird eine besonders genaue Anzeige der Flüssigkeitshöhe gefordert, so erweist es sich als zweckmäßig, besondere Vorrichtungen zur Schwingungserregung zu verwenden. Unter den Möglichkeiten, welche sich hierbei bieten, seien folgende erwähnt: i. Erregung durch Stöße oder Schläge vermittels einfacher Schlagvorrichtungen, welche von Hand ausgelöst werden oder selbsttätig wirken. Zweckmäßig ist damit gleichzeitig eine Dämpfungsvorrichtung verbunden, welche die Zungen des Frequenzmessers im gewünschten Augenblick zur Ruhe bringt.
• 2. Erregung durch rotierende oder hin und her gehende Vorrichtungen, deren Frequenz der Eigenschwingungszahl des Behälters oder des Hilfsbehälters angeglichen wird. Es kann dies beispielsweise unter Benutzung geeignet abgestimmter elektrischer Schwingungskreise, deren Selbstinduktion oder Kapazität veränderlich gemacht ist, erreicht werden.
• 3. Erregung durch Vorrichtungen mit gleichbleibender Frequenz bzw. einer Anzahl gleichbleibender Frequenzen, z. B. durch einen oder mehrere mit konstanter Drehzahl laufende Motoren oder Oszillatoren, wobei die Amplituden der sich ausbildenden erzwungenen Schwingungen je nach Höhe des Flüssigkeitsstandes verschieden sind und demzufolge zur Bestimmung der Flüssigkeitshöhe dienen können.
• Liegt die Aufgabe vor, die Anzeige der Flüssigkeitshöhe nach irgendeiner räumlich von dem Behälter entfernten Stelle zu übertragen, so ist dies auf verschiedenen Wegen möglich. Es kann z. B. in einfacher Weise die Anzeige des Zungenfrequenzmessers 5 in Abb. i durch Lichtstrahlen übertragen werden, welche an der gewünschten Stelle ein vergrößertes Bild der Anzeige entwerfen. Für Übertragungen auf größere Entfernung kann das dem Telephon zugrunde liegende Prinzip nutzbar gemacht werden, indem man durch die Schwingungen der Zungen des Frequenzmessers 5 in einem Magnetfeld Induktionsströme hervorbringen läßt, welche entsprechende Zungen eines räumlich entfernten zweiten Frequenzmessers zum Schwingen bringen.
• Eine andere Möglichkeit der räumlichen Übertragung von Impulsen, die von den Schwingungen des Behälters oder des Hilfsbehälters herrühren, besteht darin, daß, wie in Abb.2 beispielsweise schematisch dargestellt ist, vermittels Lichtstrahlen, die durch den von der Flüssigkeitshöhe direkt beeinflußten Zungenfrequenzmesser 5 gesteuert werden, Selenzellen 9 und io belichtet werden, welche in einer Wheatstonschen Brückenschaltung angeordnet sind. Je nachdem, ob die Zunge 6 oder die Zunge 8 die größere Amplitude hat, wird Selenzelle 9 oder Selenzelle i o stärker belichtet. Jede Änderung des Brückengleichgewichts ruft in der Diagonale i i einen Strom hervor, welcher ein Relais 12 im einen oder anderen Sinne betätigt. Dieses Relais 12 steuert Ströme, welche auf Anzeige-, Registrier- oder Regelvorrichtungen durch die in dem Behälter vorhandene bzw. für die dem Behälter zugeführte Flüssigkeitsmenge einwirken. Beeinflußt die Regeleinrichtung etwa die Drehzahl einer Speisepumpe, so kann zur Rückführung der durch den Primärimpuls hervorgebrachten Drehzahländerung ein Drehzahlmesser dienen, welcher das Brückengleichgewicht durch einen sekundären Impuls im umgekehrten Sinne zu verschieben trachtet.
• In Abb. 2 ist angenommen, daß die Drehzahländerung der Speisepumpe auf einen Zungenfrequenzmesser 13 wirkt, dessen Zungen i q. und 16 Lichtstrahlen steuern, welche durch Einwirkung auf die Selenzellen i o bzw. 9 das Brückengleichgewicht im Sinne der Rückführung beeinflussen. Um die Regelgeschwindigkeit an die Trägheiten der bewegten Steuerorgane anzugleichen, ist es zweckmäßig, die von dem Relais 12 ausgehenden Steuerimpulse in regelbaren Zeitabständen aufeinander folgen zu lassen.
• Es hat sich gezeigt, daß ein sehr aussichtsreiches Mittel zur Übertragung von Impulsen, welche von den Schwingungen des Behälters oder des Hilfsbehälters, insbesondere aber von den Zurigenschwingungen des Frequenzmessers herrühren, in der Erzeugung oder Beeinflussung elektrischer Schwingungen gegeben ist. Dabei brauchen dieselben nicht, wie bereits ausgeführt wurde, durch Induktion gewonnen zu sein. Eine andere Möglichkeit zu ihrer Erzeugung oder Beeinflussung besteht in der Veränderung elektrischer Kapazitäten oder Selbstinduktionen durch die mechanischen Schwingungen des Behälters oder des Hilfsbehälters oder der mitschwingenden Zungen. Durch geeignete Anordnung derselben in elektrischen Schwingungskreisen ist es unter Anwendung von Elektronenröhren als Verstärker oder Schwingungserzeuger möglich, von der Flüssigkeitshöhe des Behälters abhängige Impulse zu erhalten, welche stark genug sind, um entfernt stehende Anzeige- oder Registriergeräte oder insbesondere Einrichtungen zur Regelung der dem Behälter zugeführten Flüssigkeitsmengen zu betätigen. Die Regelung der zugeführten Flüssigkeitsmengen erfolgt durch Veränderung der Speisepumpendrehzahl oder durch Verstellung geeigneter Drossel- oder L berströmorgane iti der Speiseleitung. Die Rückführung kann grundsätzlich in ähnlicher Weise, wie in Abb. z dargestellt ist, ausgebildet sein.

Claims (1)

1. PATEN T_1\SPRi"CHE: i. Verfahren zum Anzeigen, Aufzeichnen oder Regeln der Flüssigkeitshöhe in einem Behälter mittels Stöße, Schläge oder Kräfte, die nicht von Änderungen des Flüssigkeitsstandes herrühren, erregter Schwingungen des Behälters oder mit diesem elastisch verbundener Hilfsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen zur Erregung auf Schwingungen ansprechender, die Flüssigkeitshöhe unmittelbar oder mittelbar anzeigender, aufzeichnender oder regelnder Vorrichtungen benutzt werden. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als auf Schwingungen ansprechende Vorrichtungen an sich bekannte, abgestimmte, elastische Zungen benutzt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Behälters, der Hilfsbehälter oder der auf diese Schwingungen ansprechenden Vorrichtungen zur Erzeugung oder Beeinflussung elektrischer Ströme oder Schwingungen benutzt werden, die ihrerseits auf Vorrichtungen zum Anzeigen, Aufzeichnen oder Regeln der Flüssigkeitshöhe einwirken. ¢. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schwingungen des Behälters, der Hilfsbehälter oder der auf diese Schwingungen ansprechenden Vorrichtungen vermittels schwingender Lichtstrahlen an sich bekannte Vorrichtungen beeinflußt werden, deren elektrische Eigenschaften sich bei der Belichtung verändern und hierdurch elektrische Ströme erzeugen oder beeinflussen. 5. Verfahren nach Anspruch i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß die #'orrichtungen, deren elektrische Eigenschaften sich unter dem Einflusse der Lichtstrahlen verändern, in an sich bekannter Weise in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung angeordnet sind. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5. dadurch gekennzeichnei, daß durch die Schwingungen des Behälters, der Hilfsbehälter oder der auf diese Schwingungen ansprechenden Vorrichtungen Änderungen in Magnetfeldern erzeugt werden, welche Induktionsströme in elektrischen Leitern hervorbringen. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet. daß durch die Schwingungen des Behälters, der Hilfsbehälter oder der auf diese Schwingungen ansprechenden Vorrichtungen Änderungen von Kapazitäten oder Selbstinduktionen, welche in elektrischen Schwingungskreisen angeordnet sind, hervorgebracht werden. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schwingungen des Behälters, der Hilfsbehälter oder der auf diese Schwingungen ansprechenden Vorrichtungen erzeugten Ströme oder Schwingungen durch Relais oder Elektronenröhren verstärkt werden. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Behälter oder die Hilfsbehälter ausgeübten Stöße, Schläge oder Kräfte durch von Hand ausgelöste oder selbsttätige Vorrichtungen hervorgebracht werden. i o. Verfahren nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße, Schläge oder Kräfte auf den Behälteroder die Hilfsbehälter durch rotierende oder hin und her gehende Vorrichtungen ausgeübt werden, deren Frequenz der von der Flüssigkeitshöhe abhängigen Eigenschwingungszahl des Behälters oder der Hilfsbehälter angeglichen wird. i i. Verfahren nach Anspruch i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße, Schläge oder Kräfte auf den Behälter oder die Hilfsbehälter durch Vorrichtungen mit gleichbleibender Frequenz ausgeübt werden.