DE8032099U1 - Fuellstandmessgeraet - Google Patents

Description

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Füllstandmeßgerät

Die Neuerung bezieht sich auf ein Füllstandmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Füllstandmeßgerät ist aus der DE-PS 24 37 427 bekannt. Hierbei wird die Entlastung des Meßbandes beim Auftreffen eines Tastgewichtes auf der Oberfläche des Füllgutes dazu benutzt, dem auf einer Welle aufgehängten Elektromotor die Waage zu halten. Bei Füllstandsänderungen wird dieser Gleichgewichtszustand gestört und der Motor schaltet durch Verschwenken um die Welle einen Schalter ein, der das Meßband mit der daran aufgehängten Schaltvorrichtung nachführt, bis der Motor wieder seine Gleichgewichtslage eingenommen hat.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Füllstandmeßgerät, daß zu dem verwendeten Meßband ein synchron angetriebenes Informationsträgerband erforderlich ist, auf dem die dem Füllstand entsprechenden Meßwerte abgetastet werden, Längenänderungen des Meßbandes oder ein unterschiedliches Aufwickeln des Meßbandes auf der Meßbandtrommel können trotz synchroner Antriebsverbindung zwischen Meßband und Informationsträgerband zu Abweichungen in der gemessenen Füllstandshöhe führen.

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Auch der bei der Schwenkbewegung des Motors betätigte Schalter setzt die Bauart eines Kontaktschalters voraus, der den Einbau des bekannten Füllstandmeßgeräts in explosionsgefährdeten Räumen erschwert.

Kontaktlose und kraftlos schaltende Schaltmittel sind an sich allgemein bekannt. Auch ihre Anwendung in Füllstandmeßgeräten ist bekannt, beispielsweise bei kapazitiv betriebenen Füllstandmeßvorrichtungen. Derartige Meßvorrichtungen können jedoch sehr leicht durch physikalische Größen, beispielsweise von der Art der Flüssigkeit, beeinflußt werden.

Auch ist aus der DE-OS 29 03 096 ein elektromechanisches Füllstandmeßgerät bekannt, bei dem durch Berührung zwischen einem Tastgewicht und dem Füllgut durch die Belastungsänderungen des Elektromotors auftretende Änderungen der elektrischen Eingangsgrößen des Elektromotors durch eine Überwachungsschaltung festgestellt werden, die auch das Signal zur Drehrichtungsumkehr für den Elektromotor erzeugt. Auch hierbei können fremde Belastungsänderungen des Elektromotors hinzukommen, welche die Meßgrößen verfälschen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllstandmeßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der momentane Füllstand als auch Füllstandsänderungen mit Hilfe kontaktloser und kraftlos schaltender Schaltmittel zur Anzeige gebracht werden können, wobei die Handhabung eines solchen Füllstandmeßgeräts vereinfacht werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Durch die Ausführung des Elektromotors als Schrittmotor, der das Meßband den Füllstandsänderungen intermittierend nachführt, werden weganaloge Schaltimpulse gewonnen, die in bezug auf einen einmal festgestellten Ausgangsfüllstand ein unverfälschtes Maß für den momentanen Füllstand und für Füllstandsänderungen sind. Die Verwendung von kontaktlosen SchaltKiitteln erlaubt den Einbau des Füllstandmeßgeräts in explosionsgefährdet^ Räumen oder in Verbindung mit Behältern und Tanks für brennbare Flüssigkeiten.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Neuerung sind die kontaktlosen Schaltmittel zusammen mit einem Gewichtstück und dem Führungskäfig an dem in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Ende des Flachbandkabels angeordnet. Innerhalb des Führungskäfigs hat der mit den kontaktlosen Schaltmitteln zusammenwirkende Schwimmer einen begrenzten vertikalen Bewegungsspielraum, so daß zu Anfang einer Füllstandsmessung die gesamte das Gewichtstück und den Schwimmer mit Führungskäfig aufweisende Schaltvorrichtung in dem Behälter oder Tank abgesenkt werden kann, bis der Schwimmer auf der Flüssigkeitsoberfläche auf trifft.

In weiterer Ausgestaltung der Neuerung ist das aufzuwickelnde Ende des Flachbandkabels von einer durch Spiralfedern in Aufwickelrichtung vorgespannten Speicherrolle aufgenommen. Die Vorspannung durch die Spiralfedern ist lediglich so groß, daß das Meßband zwischen Meßrolle und Speicherrolle gespannt bleibt.

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Weitere Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus den Uhteransprüchen.

Zwei in der Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele des Fiillstandmeßgeräts nach der Neuerung sind in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Schnittzeichnung die Gesamtanordnung des Füllstandmeßgeräts und

Fig. 2 in einer perspektivischen Schnittzeichnung eine Ausführungsvariante der Speicherrolle nut an dem Meßband angreifenden Spir al federn.

In einem mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter verbundenen Rohrstutzen wird von einer durch einen Schrittmotor 1 angetriebenen Meßrolle 2 formschlüssig ein als Meßband ausgeführtes Flachbandkabel 3 auf- oder abwärts gesteuert. An dem unteren, in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Ende des Flachbandkabels 3 ist eine Schaltvorrichtung 4 angeordnet, die im einzelnen aus einem Gewichtstück 5 mit darin in unterschiedlicher Höhe angeordneten kontaktlosen Schaltmitteln 6 und 7 sowie einem Schwimmer 8 besteht, der in seiner Bewegung durch einen Führungskäfig 9 begrenzt ist. Bei der Auf- oder Abwärtsbewegung des Flachbandkabels wird das Kabel auf einer Speicherrolle 10 auf- oder abgewickelt, die in der Aufwickelrichtung durch Spiralfedern 11 bis 14 vorgespannt ist. Für die obere Wegbegrenzung der Schalt-

Vorrichtung 4 ist ein kontaktloses Schaltmittel 15 vorgesehen. Das Füllstandmeßgerät arbeitet wie folgt.

Beim Meßvorgang wird die Schaltvorrichtung in vertikaler Richtung schrittweise herabgelassen. Beim Aufsetzen und Freischwimmen des Schwimmers wird die Schaltvorrichtung so weit in Abwärtsrichtung nachgeführt, bis durch Annäherung des Schwimmers 8 an das Schaltmittel 6 ein Impuls ausgelöst wird. Hierdurch wird der Schrittmotor ausgeschaltet. Die vom oberen Startpunkt bis zum Auftreffen der Schaltvorrichtung durchfahrene Wegstrecke entspricht somit einer vom Schrittmotor 1 ausgeführten Schrittzahl, die gleichzeitig eine Meßgröße für die Wegstrecke und damit für den Füllstand bildet.

Da sich der Schwimmer 8 in dem Führungskäfig 9 frei nach unten bewegen kann, wird bei jeder Absenkung des Flüssigkeitsspiegels der Schrittmotor 1 erneut um einen Schritt eingeschaltet und somit die Schaltvorrichtung über das Flachbandkabel 3 entsprechend der Absenkung des Flüssigkeitsspiegels nachgesteuert. Die nachgeführten Wegstrecken der Schaltvorrichtung werden durch die weiteren Schritte des Schrittmotors den bereits ausgeführten Schritten zuaddiert, so daß fortlaufend die Schaltschritte des Schrittmotors als Meßgröße zur Verfügung stehen.

Bei aufsteigendem Flüssigkeitsspiegel und damit bei einem Aufsteigen des Schwimmers 8 spricht das Schaltelement 7 an, beispielsweise in dem in Fig. 1 eingezeichneten höher liegenden Schaltpunkt X. Hierdurch wird der Schrittmotor 1 in der umgekehrten Drehrichtung eingeschaltet und über das Flachbandkabel die Schaltvorrichtung in vertikaler Richtung nach

oben bewegt. Diese Bewegung wird nach oben durch Annäherung an das Schaltmittel 15 in seiner Wegstrecke begrenzt. Das Schaltmittel 15 ist in seiner Höhenanordnung verstellbar und bildet mit seinem Schaltpunkt eine Ausgangsbasis für die mögliche Gesamtwegstrecke und den Meß-'" bereich des Püllstandmeßgeräts bei maximalem Füllstand.

Das formschlüssig gesteuerte Flachbandkabel 3 enthält so viele elektrische Leitungen, wie sie für die Schaltung der kontaktlosen und kraftlos schaltenden Schaltmittel 6 und 7 oder aber auch zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen oder anderer Schaltvorgänge erforderlich sind.

Die kontaktlosen Schaltmittel können an sich bekannte induktive, kapazitive oder auf elektrostatische Aufladungen ansprechende Meßwertumformer sein, die mit dem aus Metall bestehenden oder mit Metall überzogenen Schwimmer zusammenwirken. Die Ansprechempfindlichkeit derartiger Meßwertumformer ist abstandsabhängig von der Oberfläche des Schwimmers, Ein bestimmter Abstand zwischen derartigen Meßwertumformern und Schwimmer bedeutet das Auslösen eines Impulses zum Weiterschalten des Schrittmotors.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die das Flachbandkabel unter Federspannung aufwickelnde und speichernde Kabeltrommel so viele Spiralfedern aufweisen, wie elektrische Leitungen für den Anschluß der Schaltmittel erforderlich sind. Die Spiralfedern sind elektrisch voneinander isoliert angeordnet und einzeln mit ihren äußeren Enden mit den jeweiligen elektrischen Leitungen des Flachbandkabels verbunden. Die anderen Enden der Spiralfedern sind mit elektrischen Leitungen verbunden, die durch eine feststehende Hohlachse nach außen geführt sind.

Die Steuerungen aller Schaltungs-, Bewegungs- und Meßvorgänge können mit Mikroprozessoren ausgeführt werden.

Claims (9)

1. Füllstandmeßgerät mit einer den Flüssigkeitsspiegel abtastenden Schaltvorrichtung, die von einem durch einen Elektromotor auf- und abwärts bewegbaren Flachbandkabel getragen wird und die beim Auftreffen auf den Flüssigkeitsspiegel einen Schaltimpuls für den Elektromotor auslöst, wobei das Flachbandkabel auf einer Speicherrolle aufwickelbar ist und mit einer mit dem Elektromotor in Antriebsverbindung stehenden Meßrolle in formschlüssigem Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Schrittmotor (1) ausgeführt ist, die Schaltvorrichtung (4) über die Meßrolle (2) schrittweise an einen in seiner Bewegung durch einen Führungskäfig (9) begrenzten, auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden Schwimmer (8) heranführbar ist und die durch kontaktlose Schaltmittel (6, 7) bei Änderungen des Füllstandes ausgelösten Schaltschritte des Schrittmotors (1) ein Maß für den momentanen Füllstand sind.

2. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktlosen Schaltmittel (6, 7) zusammen mit einem Gewichtstück (5) und dem Käfig (9) an dem in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Ende des Flachbandkabels (3) angeordnet sind.

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3. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuwickelnde Ende des Flachbandkabels (3) von einer durch Spiralfedern (11, 12, 13, 14) in Aufwickelrichtung vorgespannten Speicherrolle (10) aufgenommen ist.

4. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachbandkabel (3) von der Meßrolle (2) mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 90° geführt wird.

5. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die obere Wegbegrenzung der Schaltvorrichtung (4) ein bei maximalem Füllstand ansprechendes kontaktloses Schaltmittel (15) vorgesehen ist.

6. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kontaktlose Schaltmittel (6, 7) vorgesehen und in unterschiedlichen Höhen in bezug auf den Schwimmer (8) angeordnet sind.

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7. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schwimmer (8) zusammenwirkenden kontaktlosen und kraftlos schaltenden Schaltmittel (6, 7) als induktive, kapazitive oder auf statische Aufladungen ansprechende Meßwertumformer ausgebildet sind.

8. Püllstandmeßgerät nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer aus Metall besteht oder als mit Metall überzogener Kunststoffschwimmer ausgebildet ist.

9. Füllstandmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Leitungen isoliert auf den die Speicherrolle (10) vorspannenden Spiralfedern weitergeführt und auf der Achse der Speicherrolle einzeln nach außen geführt sind.

Füllstandmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Spiralfedern (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind wie elektrische Leitungen auf dem Flachbandkabel (3) aufgeprägt sind, und daß diese Spiralfedern elektrisch isoliert nebeneinander angeordnet sind.