DE8025999U1

DE8025999U1 - Vorrichtung zum messen eines fluessigkeitsniveaus

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Publication number: DE8025999U1
Application number: DE19808025999
Authority: DE
Original assignee: Nederlandsche Apparatenfabriek NEDAP NV
Current assignee: Nederlandsche Apparatenfabriek NEDAP NV
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1981-03-19
Also published as: FR2466755B3; FR2466755A3; NL185176B; NL7907299A; NL185176C

Description

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Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung züin MeSSeii eines FlüssigkeitsniVeäus.

Es sind Vorrichtungen zum Messen eines Flüssigkeitsniveaus bekannt» wobei der Flüssigkeitsspiegel, dessen Niveau man bestimmen will, als Reflektiönsflache für Ultraschailschwingungen gebraucht wird, welche Schwingungen durch einen in der Flüssigkeit angebrachten Sender/Empfänger (im Nachstehenden Transduktor genannt) gesendet Werden.

Durch das Bestimmen der Zeit, die verläuft zwischen dem Senden einer {__ Reihe von Schwingungen und dem Empfangen eines Echos dieser Reihe nach

Reflexion durch den Flüssigkeitsspiegel, kann ein Signal erhalten werden das zu dem Abstand zwischen dem Transduktor und dem Flüssigkeitsspiegel proportional ist.

Zum Erhalten eines Echos einer genügenden Stärke ist es notwendig, dass der Flüssigkeitsspiegel senkrecht zu den gesendeten Schwingungen iist.

Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen ist, dass eine genaue kontinuierliche Messung eines Flüssigkeitsniveaus nicht möglich ist, wenn die Flüssigkeit z.B. in einem Tank gelagert ist und man fortwährend durch eine Füllöffnung Flüssigkeit zuführt. D^r Flüssigkeitsspiegel

r wird dann dauernd in Bewe^ang sein, während bei bestimmten Flüssigkeiten, wie z.B. Milch., sich auch, eine Schaumschicht auf die Flüssigkeitsoberfläche bildet.

Von einer eindeutig bestimmten Reflexionsfläche ist dann durchaus nicht mehr die Rede, während diese auch nicht mehr senkrecht zu de", von dem Transduktor gesendeten Schwingungen ist. Das erhaltene Echo der gesendeten TJltraschallschwingungen wird also stark abgeschwächt sein, während es· ausserdem nicht sicher ist, ob dieses Echo eine Indikation des mittleren Flüssigkeitsniveausgibt.

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Die Aufgäbe der Neuerung" is die Beseitigung der genannten Nachteile und die Veirsöhaffung einer Vorrichtung/ ntf t der es möglich ist, ein Flüssigkeitsniveau genau Und kontinuierlich ZU bestimmen, aüoh Wenn diese Flüssigkeitsöberfläche in Bewegung ist und/Sder äich eine ÖChaümschicht auf der Oberfläi/he befindet.

Die Vorrichtung gemäss der Neuerung wird dazu dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Führungsorgan umfasst, an dem ein Schwimmerelement verschiebbar befestigt ist, sowie Mittel zum Senden von Ultraschallschwingungen und zum nach Reflektion Wiederempfangen dieser Schwingungen, welche Mittel gleichfalls an dem Führungsorgan befestigt sind, dies alles derart, dass gesendete Ultraschallschwingungen an einer im wesentlichen senkrecht in bezug auf die Schwingungen aufgestellten Fläche des SchwimmerElementes reflektieren.

Dadurch, dass das Führungsorgan den Schwimmer immer in einer festen Stellung in bezug auf den Transduktor hält, wird ein genügend starkes Echo gewährleistet, wahrend der Abstand von dem Schwimmer bis zum Transduktor nicht durch eine Schaumschicht oder durch ein Bewegen der FlüssigkeitsöBerflache beeinflusst werden wird. Ausserdem ist es nicht notwendig, dass die Vorrichtung genau senkrecht in der Flüssigkeit angeordnet wird, wodurch das- AnBringen vereinfacht wird.

Der Zweck der Neuerung ist auch die Verschaffung einer Vorrichtung obigar Art, mit der es möglich ist, das Niveau einer Flüssigkeit zu bestimmen, wenn diese Flüssigkeit die Ultraschallschwingungen start abschwächt, z.B. durch, die Art der Flüssigkeit oder durch das Vorhandensein von Gasblasen in der Flüssigkeit.

Bei der Vorrichtung gemäss der Neuerung wird dazu das Führungsorgan hohl ausgebildet und mit einem Medium gefüllt, das- Ultraschallschwingungen wenig abschwächt; in diesem Medium ist ein Reflexionselement aus magnetisierBarem Material angeBracht, dessen Stellung in dem Führungsorgan durch die Magnetmittel Bestimmt wird, welche Mittel an dem Schwimmer um das Führungsorgan befestigt sind.

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Sie Neuerung wird im Nachstehenden an Üand Von Ausführungsbeispielen Unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert«

Es zeigen:

Fig* 1. eine erstp Ausführungsform der Niveaumes^vorriöhtung gemäss der Neuerung im Schnitt;

Fig. 2. eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Neuerung im Schnitt;

Fig. 3. die Vorrichtung nach Fig. 2 mit einer anderen Ausführung des Ele-Mentes zum Reflektieren von Ultraschallschwingungen/ und in Pig. 1. ist in der Flüssigkeit um eine Führungsstange 1 ein Schwimmer-C^ element 2 angeordnet. An der Unterseite ist die Führungsstange 1 mit einem Behälter 3 für einen tlltraschalltraiisduktor 4 versehen, der unten in die Flüssigkeit aufgestellt werden kann. Die Unterseite des Schwimmers 2 bildet die Reflexionsfläche für die durch den Transduktor 4 gesendeten Ültraachallschwingungen und kcinn, dadurch, dass sowohl die Stelle des Transduktors als auch die des Schwimmers durch die Führungsstange bestimmt werden, sich immer genau senkrecht zu den gesendeten Schwingungen befinden, wodurch, ein starkes Echo gesichert ist. Gleichfalls wird die Stellung des Schwimmers auf dem Führungsorgan kaum durch eine Schaumschicht auf der Flüssigkeit oder durch eine Flüssigkeitsoberfläche, die in Bewegung ist, beeinflusst.

S*. Fig. 2 zweigt eine andere Ausführungsforra des Flüssigkeitsniveaumessers gemäss der Neuerung. Die Führungsstange 5 ist dabei als ein hohles Rohr ausgebildet und mit einem Medltim gefüllt, das Ultraschallschwingungen mit wenig Abschwächung -überträgt. Das Rohr ist an der Unterseite abgeschlossen und in dem unteren Teil ist der Transduktor 4 angeordnet, während - in der Figur betrachtet - über dem Transduktor, um die Führungsstange, wieder ein Schwimmerelement 7 angebracht ist. Das Schwimmerelement 7 ist mit einem j Magneten 8 verseher. der sich auch um die Führungsstange 5 befindet.

Der Magnet 7 zieht einen innerhalb der Führungsstange verschiebbar angeordneten Zylinder 9 aus magnetisierbarem Material an, dies alles derart, dass

eine Verschiebung des Schwimmers eine entsprechende Verschiebung des Zylinders verursacht. Der Zylinder 9 ist mit einem Längsschlitz versehen zum

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Ermöglichen einer Verschiebung innerhalb der Führüngsstange mit einem minimalen Widerstand, Die Oberfläche des Zylinders 9 bildet die Reflexions fiädhe für die durch den Transduktor 4 gesendeten Schwingungen und diese Fläche ist immer genau senkrecht in bezug auf diese Schwingungen.

Wenn das Führungsrohr 5 gemäss Fig. 2 nicht nur an der Unterseite, son-

* dem auch an der Oberseite geschlossen ist, kann der Niveaumesser auch

tnit dem Transduktor oberhalb des Fiüssigkeitsspiegels gebraucht werden* Dies hat den Vorteil, dass, wenn die Vorrichtung in z.B. einem Tank ange^ ordnet werden muss, dies von der Oberseite her, über z.B. die Füllöffnung, erfolgen kann.

Bei dem magnetisierbaren Zylinder nach Fig. 2 kann es vorkommen, dass, wenn die auf den Zylinder wirkenden magnetischen Kräfte nicht symmetrisch sind, dieser längs der Innenwand der Führungsstange schiebt, wodurch *! Reibung und daher eine verringerte Genauigkeit entsteht.

B Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Niveaumessers nach Fig. 2, wobei

der Zylinder durch einen Käfig 10 aus nicht magnetisierbarem Material ersetzt ist, in welchem Käfig eine Kugel Ü aus magnetisierbarem Material

] angebracht ist. Eine nicht symmetrisch angreifende magnet' "ie Anzieh.ir.-js-

kraft wird jetzt die Kugel in dem Käfig bewegen, o'ine dass r Käfig selbst längs der Innenwand des Führungsorgans zusätzliche Reibung empfindet. Die Unterseite des Käfigs bildet bei dieser Ausführungsform

■ '../ die Reflexionsfläche für die Ultraschallschwingungen. Das elektrische Signel, das der Transduktor abgibt, und das eine Angabe des Flüssigkeitsniveaus gibt, kann z.B. durch einen Mikrocomputer verarbeitet werden, so

: dass Nullpunkteinstellung, Kalibrierung auf Fassabmessungen und eventueJ¹-*

Temperaturkompensation durch Programmierung erfolgen kann. In dieser Weise kann die Niveaumessung in flexibler Weise in ein Signal, das den Inhalt angibt, umgesetzt werden.

Claims

S chut ζ anspräche

e Vorrichtung mit einem TJltraschall-Transduktor zum Kessen eines Flüssigkeitsniveaus, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Führungsstab (1 bzw. 5) mit einem daran in dessen Länge verschiebbaren Schwimmer (2 bzv. 7) auf- weist _i der mit einer zur Längserstreckung des Führungsstabes stets etwa senkrechten Oberfläche versehen ist, daß der Ult;raschall-Transauktor (4) an einem Ende des FührungsStabes (1 bzw. 5) befestigt ist, und daß er so an dem Führungsstab ausgerichtete ist, daß seine Sende- und Empfangsrichtung parallel zur Länge des Führungsstabοs liegt und die senkrechte Oberfläche des Schwimmers «rifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (2 bzw. 7) den Führungsstab (1 bzw ringförmig umgebend angeordnet ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (7,8,9) einen Magnet (8) trägt, daß der Führungsstab als e'n an mindestens einem Ende geschlossenes Rohr (5) gestaltet ist, daß der Ultraschall-Transduktor (4) innerhalb des Rohres (5) in äer Nähe des geschlossenen Endes angebracht ist, daß innerhalb des Rohres ein längs des Rohres verschiebbarer, von dem Schwimmer (7,8) mitgenommener Körper (9 bzw. 1o,11) mit einem als Flüssigkeitsdurchlaß dienenden LängsschlitJZ untergebracht ist, daß der Körper auf der dem Ultraschall-iüransduktor (4) augewandten Seite eine

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zur Hohrlänge senkrechte Oberfläche aufweist, und daß der Körper (9 bzw. 10,11),der vorzugsweise die Gestalt eines Zylinders aufweist, aus ferromagnetischem Material besteht oder ein ferromagnetisches Teil (11) trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) mit einem flüssigen oder gasförmigen Stoff gefüllt ist.

5. "Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als Behälter (1o) gestaltet ist, in dem ein ferromagnetisches Teil (11) untergebracht ist, das einen kleineren Querschnitt aufweist als der Behälter (1o).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) beidseitig geschlossen ist und der Ultraschall-Transduktor am oberen Ende des Rohres angeordnet ist.