DE7003885U - Anordnung zur fuellstandsmessung mittels nachlaufeinrichtung. - Google Patents

Description

Anordnung zur Füllstandsmessung mittels Nachlauf einrichtung·

Die !Teuerung betrifft eine Anordnung zur Füllstandsmessung mittels Nachlaufeinrichtung unter Verwendung radioaktiver Strahlung.

Zur Messung des Füllstandes von Flüssigkeiten oder Schüttgütern in Behältern, Bunkern, Silos usw. sind verschiedene Anordnungen bekannt. Bei großen Füllhöhen sind jedoch nur einige dieser Anordnungen anwendbar, wobei jeweils noch bestimmte Bedingungen durch das Füllgut und die Verhältnisse im Innern des Behälters erfüllt sein müssen. Für Füllstandsmessungen in Schüttgutbunkern sind Abtasteinrichtungen bekannt, bei denen ein Tastkörper im Innern des Bunkers herabgelassen wird. Beim Aufsetzen auf das Füllgut wird durch ein geeignetes Steuersignal der Tastkörper wi.eder hochgezogen. Bei diesen Anordnungen besteht die Gefahr des Verschüttens und ggf. Abreißen des Sastkörpers. Auch liegt der Meßwert nicht kontinuierlich vor. Für Standmessungen in Flüssigkeitsbehältern existieren ähnliche Geräte mit einem Schwimmer, die jedoch infolge der unmittelbaren Berührung mit dem Meßgut bei hochviskosen oder zu Ansätzen neigenden Meßgütern oder bei hohem Druck im Behälter versagen_o Das gleiche gilt auch für eine bekannte Anordnung- bei der ein aus Elektroden bestehender Meßfühler dem Niveau nachgeführt wird. Weitere Anordnungen zur Füllstandsmessung benutzen das Bcholotverfahren mit Ultraschall. Hier ist jedoch dem Meßbereich eine Grenze durch die Abschwächung des Signals mit zunehmender Weglänge sowie durch bestimmte Bedingungen, die an die Oberfläche des Füllgutes (Schüttkegel) gestellt werden, gegeben, außerdem besteht die Gefahr des Berühr ens zwischen Meßgut und Meßgerät.

Grundsätzlich sind Anordnungen, die radioaktive Strahlung benutzen, vorteilhaft, da sie eine völlig berührungslose Messung gestatten. So sind Anordnungen bekannt, bei denen auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Behälters eine Strahlungsquelle und ein oder mehrere Detektoren für radioaktive

Strahlung in gleicher Höhe beweglich angeordnet sind.' Durch eine Antriebseinrichtung in Verbindung mit einer Steuerschaltung werden beide der Püllgrenze nachgeführt, so daß sich am Strahlungsdetektor stets eine mittlere Strahlungsintensität einstellt«, Nachteilig ist hier der erforderliche Aufwand zur Erzielung des Gleichlaufs zwischen Strahlungsquelle und Detektor. Außerdem steigt die notwendige Aktivität der Strahlungsquelle mit; wachsendem Durchmesser und der Wandstärke des Behälters sc-hnell an, so daß dieses Verfahren bei Großbunkern nicht angewendet werden kann· Eine weitere bekannte Anord-' nung benutzt im Innern einen Schwimmer mit einer Strahlungsquelle und einen außen dem Schwimmer nachgeführten Detektor. Sie ist jedoch nur für Flüssigkeiten geeignet und versagt ebenfalls bei großen Behälterwandstärken· Auch eine weitere bekannte Anordnung, bei der die Strahlungsquelle periodisch in oder an Behälter auf und ab bewegt wird, und die mehrere, fest angeordnete Detektoren enthält, versagt bei großen Wandstärken; außerdem ist infolge der dauernden Bewegung der Strahlungsquelle der mechanische Verschleiß hoch. Eine andere bekannte Anordnung vermeidet diese Nachteile, indem ein Strah— lungsmeßgerät in einem Rohr im Innern des Bunkers geführt wird- Die Strahlung wird dabei durch eise auf der Oberfläche der im Bunker !befindlichen Flüssigkeit schwimmende, radioaktive STüssigkeii; oder öareh kleine radioaktive Festkörper erzeugt· Nachteilig ist hier das erforderliche Einbringen radioaktiver Substanz in den Bunker, die leicht in die Zu- oder Abflußrohre gelangen und zu Verseuchungen führen kann.

Zweck der !Teuerung ist es, eine einfache, robuste und zuverlässige Aqordming zur JKillstandsmessHng zu schaffen, die sowohl für Flüssigkeiten als auch für Schüttgüter in beliebigen Behältern einsetzbar ist·

Die aeuerungsgemäße Aufgabe besteht darin, für Behälter mit beliebigen Abmessungen und Wandstärken eine Bachlauf einrichtung zu finden, die in "bekannter Weise ir> einer Sonde im wesentlichen eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor

enthält, die gegen Berührung mit dem Füllgut ,.geschützt .istV

Die Neuerung beseitigt die Nachteile mit einer Anordnung zur Füllstandsmessung mittels Nachlaufeinrichtung in beliebigen Behältern, in denen ein Führungsrohr vorgesehen ist, mit unterschiedlichen Füllgütern unter Verwendung ra- ; j dioaktiver Strahlung'.'

Neuerungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenraum des Führungsrohres gegen den Innenraum des Behälters abgedichtet ist url mit der Umgebung in Verbindung steht. In dem Führungsrohr befindet sich eine an sich bekannte frei bewegliche Sonde, die eine Strahlungsquelle, einen Absorber für radioaktive Strahlung, einen Strahlungsdetektor und weitere elektronische Mittel, beispielsweise einen Verstärker und einen Gleichspannungswandler enthält. Diese Sonde ist einerseits durch ein mechanisches Verbindungsorgan mit einer Antriebs- und Aufwickeleinrichtung, andererseits durch ein elektrisches Verbindungselement mit einer Steuereinrichtung verbunden. Die Antriebs- und Aufwickeleinrichtung ist elektrisch an die Steuereinrichtung angeschlossen. In der Sonde können Strahlungsquelle, Absorber und Detektor hintereinander oder auch nebeneinander angeordnet sein-, Als mechanisches Verbindungsorgan zwischen Sonde und Antriebs- und Auf wickeleinrichtung ist ein Band, ein Seil, ein Draht oder ein Kabel vorgesehen. In der weiteren Ausbildung der Neuerung befindet sich in der Antriebsund Aufwickeleinrichtung eine keßvorrichtung, die die Messung der aufgewickelten Länge des Verbindungsorgans als Maß für den Füllstand ermöglicht und an die ein Ziffernrollen-Zählweri: zur direkten Anzeigendes Füllstandes und/oder ein elektrischer Geber, beispielsweise ein Impulsgeber, Boten— tiometergeber oder Drehmelder zur Fernübertragung eines dem Füllstand proportionalen Meßwertes angeschlossen ist» Zur Übertragung der Detektorsignale zur Steuereinrichtung kann unter Verwendung bekannter Schaltungen das elektrische Verbindungselement mit nur zwei Leitungsadern ausgerüstet werden» Besonders vorfceühafi ist es, wenn das Terbindungs—

element nur eioe Leitungsader enthält, während die zweite Leitungsader, die zur Übertragung der Detektorsignale zur Steuereinrichtung notwendig ist, durch das Verbindungsorgan und Masse/Erde gebildet wird'·

Das Verbindungselement kann über eine lose Rolle geführt werden, die an einem unterhalb der Sonde befindlichen, im führungsrohr frei beweglichen Gewicht angebracht ist* SchlieBHch, kann aJLs Stenereinjichfciing nach der Keiiercnng ein Servoverstärker, ein Strahlenrelais mit drei Schaltstellungen oder zwei Strahlenrelais mit unterschiedlicher Empfindlichkeit verwendet werden.

Die Vorteile der !feuerung bestehen darin, daß gegenüber den bekannten Nachlauf einrichtungen mit radioaktiver Strahlung nur eine geringe Aktivität der Strahlungsquelle erforderlich ist und sich dadurch ein außerordentlich günstiger Strahlenschutz ergibt»

Durch Wegfall der Gleichlaufproolene sinkt außerdem der Aufwand an mechanischen Bauteilen.

Die Steuerung wird nachfolgend an einen Ausführungsbeispiel näher erläutert« In der zugehörigen Zeichnung wird eine prinzipielle Darstellung der Anordnunr nach der Heuerung gezeigt-Im Innern eines Behälters 1 befindet sich ein Führungsrohr Z₃ «an~p dsssss Gfesrss SnG-S eins Astriebs~ uscl ÄsfWiolrslsisrioli== tung 3 montiert ist. I^ dieser wird ein mechanisches Verbin— dungsorgan 4-, beispielsweise ein Stahlband, auf eine £rommel 5 gewickelt, die entsprechend den Signalen von einer Steuereinrichtung 6 durch einen Motor 7 angetrieben wird, Ära unteren Ende des Verbindungsorgans ^ befindet sich im jTüh— rungsrohr 2 eine Sonde 8 mit einer Strahlungsquelle 9, einem Absorber 10 für radioaktive Strahlung, einem Strahlungsdetektor ΛΛ sowie weiteren elektronischen Mitteln 12. Die von der Strahlungsquelle 9 nach allen Seiten ausgehende radioaktive Strahlung wird in Richuung zum Strahlungsdetektor 11 durch den Absorber ^¹O weitgehend absorbiert. In anderen Richtungen durchdringt die Strahlung die Wand des Jührungsrohres 2 und wird bei Vorhandensein von Killgut 13 teilweise-reflektiert. Die Strahlungsinjensität am Strahlungsdetektor 11 wird daher

iron niedriges zu hohen Werten ansteigen, sens die Sanäe 3 in das Füllgut 13 eintaucht· Ia der Steuereinrichtung 6 wirö uBS DetelcfeorsigsaX is eis Sfesuersigsal für des üo— tor 7 is der Antriebs— und Äufwickeleinrlcb-tusg 3 JüHge— wandelt. Damit wird ex-reicht, daß die Sonde S dem Stand des Füllgutes 13 nachgeführt wird. Das Verbiödungsorgan 4 läuft in der Antriebs— und Auf wickeleinrichtung 3 über eine !leitvorrichtung in Form einer MeSrolle 14, die die auf der 2romiael 5 aufgewickelte Länge des ¥erbinducgsorgans 4 mißt. Mit dieser ist ein Ziffernrollen—Zählwerk 15 zur direkten Anzeige des Füllstandes und ein elektrischer Geber zur Fernübertragung eines deza Fällstand proportionalen MeB-wertes j beispielsweise su einer seaferaleB Meßwarte "verbunden. In der Sonde 8 befindet sich an elektronischen Mitteln 12 ein Verstärker für die Detektorsignale, um eine übertragung derselben zur Steuereinrichtung 6 zu ermögli- j chen, sowie ein Gleichspannungswandler zur Urzeugung der ] erforderlichen Betriebsspannung für den Strahlungsdetek- I tor 11. Die verstärkten Detektorsignale werden über ein j elektrisches Verbindungselement 17 zur Steuereinrichtung übertragen. Unter Verwendung bekannter Schaltungen ist es möglich, Betriebsspannung und Detektorsignal über eine gemeinsame Leitungsader zu übertragen. Die Anordnung nacli der !Teuerung wird besonders einfach, wenn der eine Pol der Betriebsspannung über das als erste Leitungsader dienende Verb in dun gs organ 4 und iüasse/Hrde und der zweite Pol gemeinsam mit dem Detektorsignal über eine zweite Leitungsader in Form des Verbic'-.ngselements 17 zur Steuereinrichtung 6 übertragen werden. Ein Aufwickeln des Verbindungs— elements 17 ist nicht erforderlich, wenn dieses über eine lose Rolle 18 geführt wird, an der ein Gewicht 19 befestigt ist«

Claims (1)

1. Sciiutzan spmehe:

   g zur Jfüllstandssiessuiig mittels laehlaufeinrichtung Id beliebigen Behältern,, in denen ein !führungsrohr vorgesehen ist, mit unterschiedlichen Füll— güters unter Verwendung radioaktiver Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Jnnenraam des J[?ührungsrohres (2) gegen den Inneoraum des Behälters (1) aogedieiltet ist und mit der Umgebung in Verbindung steht, daß sich im iiihrungsrolH? (2) eise an sich belcannte frei bewegliche Sonde (S) befindet, die eins Strahlungsquelle (9)s einen Absorber (10) für radioaktive Strahlung, einen Strahlungsdetektor (Ί1) und elektronische Hittel (12) enthält, daß die Sonde (8} dureia ein mechanisches" Yerbin— dungsorgan (4) mit eiaer Antriebs— und AofwickeleinrichtuQg (3) und durch ein elektrisches Yerbindungselement (17) mit einer Steuereinrichtung (6) verbunden ist und daS die Antriebs- und Aufwickeleinrichtung (3) elektrisch, an die Steuereinrichtung (6) angeschlossen ist.

   Anordnung nach Ansprucli 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sonde (8), Strahlaagsouelle (9), Absorber (10) und Strahlungsdetektor (11) hinter- oder nebeneinander angeordnet sind.

   Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebs- und Aufwickeleinriciita~g (3) das Verbindungsorgan (4) über eine Meßvorrichtung in 3Om einer Meßrolle (14) geführt wird.

   Anordnung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß an die Meßvorrichtung ein Ziffernrollen-Zählwerk (15) zur direkten Anzeige des Füllstandes und/oder ein elektrischer Geber (16) beispielsweise ein Impulsgeber, Potentiometer oder Drehmelder zur Fernübertragung eines dem Füllstand proportionalen elektrischen Meßwertes angeschlossen ist.

   ■ - 7 -

   Anordnung naeh Ansprach 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet daß die in der Soisde (8) befindlichen elektronischen Mittel (12) "beispielsweise ein Verstärker und ein Gleich.— spannungswandler sind.

   Anordnung nach Anspruch 1 "bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß zur übertragung der Detektorsignale sur Steuereinrichtung (6) ein elektrisches Verbindungselement (1?), "bestehend aus nur zwei Leitungsadern, vorgesehen ist.

   Anordnung nach Anspruch 1 "bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (17) nur eine Leitungsader enthält, während die zweite iLeitungsader, die zur iTosrtragtiag der Detektorsignale zur Steuereinrichtung (6) erforderlicli ist, durch das VerbinduQgsorgaa (^) und ife.sse/S!rde gebildet wird» . t

   Anordnung nach Ansprach. 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (17) über eine lose Holle (IS) geführt wird, an der unterhalb der Sonde (8), im JSühruagsrohr (2) ein frei bewegliches Gewicht (19) angebracht ist.

   nach Inspruch Λ bis S, dadurch gefeesjise daß als Steuereinrichtung (6) ein Servoverstarker ode^? eis Steahlenrelais mit drei mögüciien Schaltstellungen oder zwei Strahlenrelais unterschiedlicher Empfindlichkeit; verwendet werfen.

   iwwwwwv/ί

   /,Ο, fXf