DE8108727U1

DE8108727U1 - "seilsonde fuer die kapazitive fuellstandsmessung in einem behaelter"

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Publication number: DE8108727U1
Application number: DE19818108727
Authority: DE
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1981-08-06

Description

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%. · β ti···»»	Dipl.-Chem.
1 Dipl.-lng.	Dr. G. Hauser
E. Prinz	Ernsbergerstrasse 19
	8 München 60

Dipl.-lng.

G. Leiser

Endress u. Häuser GmbH u. Co. ²⁵· ^{März 1981}

Hauptstraße 1

7867 Maulburg

Unser Zeichen: E 1038

Seilsonde für die kapazitive Füllstandsmessung in einem Behälter

Die Erfindung betrifft eine Seilsonde für die kapazitive Füllstandsmessung in einem Behälter, mit einem in einer Einbauöffnung des Behälters lösbar befestigten Sondenkopf, einem vom Sondenkopf in das Innere des Behälters herabhängenden Sondenseil und mit einem am unteren Ende des Sondenseils angebrachten, als kapazitive Elektrode wirkende großflächigen Sondengewicht, dessen Querabmessung größer als der Durchmesser der Einbauöffnung ist.

Bei Seilsonden dieser Art erfolgt die Feststellung des Füllstands im Behälter durch Messung der Kapazität des Kondensators, dessen eine Elektrode durch die Behälterwand und dessen andere Elektrode durch das Sondenseil mit dem Sondengewicht gebildet ist. Das Sondenseil ist so lang, daß sich das Sondengewicht auf der Höhe des Füllstandes befindet, dessen

Lei/Gl

Erreichen bzw. Unterschreiten festgestellt werden soll. Da sich die Dielektrizitätskonstante des Füllguts von der Dielektrizitätskonstante der Luft unterscheidet, ergibt sich ein meßbarer Kapazitätsunterschied in Abhängigkeit davon, ob das Füllgut das Sondengewicht bedeckt oder nicht. Das Sondengewicht erfüllt dabei zwei Aufgaben: es dient einerseits dazu, das Sondenseil im Behälter straff zu halten, und bildet andrerseits eine vergrößerte Elektrodenfläche, die insbesondere im Fall von lockeren, pulvrigen Füllgütern mit kleiner Dielektrizitätskonstante eine ausgeprägtere Kapazitätsänderung ergibt.

Da die Querabmessung des Sondengewichts größer als der Durchmesser der Einbauöffnung ist, ist es bei den bekannten Sondengewichten nicht möglich, diese durch die Einbauöffnung in den Behälter einzuführen, üblicherweise werden deshalb die Sondengewichte durch das Mannloch in den Behälter eingebracht und im Innern des Behälters am unteren Ende des Sondenseils montiert. Diese Arbeit ist mühsam und oftmit Lebensgefahr verbunden, wenn sich das Ende des Sondenseils in großer Höhe über dem Behälterboden befindet. Einfacher ist es, wenn der Behälter so gefüllt werden kann, daß eine auf dem Füllgut stehende Person das Sondenseil erreichen kann; auch diese Lösung ist jedoch oft nicht anwendbar, denn die Füllgüter können Stäube sein, die pneumatisch gefördert werden und einen Mann nicht tragen können, so daß dieser sofort einsinken würde. Schließlich besteht die Möglichkeit, die Sonde unmittelbar neben dem Mannloch zu montieren, so daß das Sondenseil durch das Mannloch erfaßt werden kann; diese Lösung ist aber aus Platzgründen oft nicht anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Seilsonde mit einem Sondengewicht, das durch die Einbauöffnung der Sonde in den Behälter einführbar ist und dennoch eine großflächige Sondenelektrode bildet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Sondengewicht, einen langgestreckten Gewichtskörper aufweist, daß am Gewichtskörper ein oder mehrere Federmetallbleche derart befestigt sind, daß sie um den Gewichtskörper wickelbar sind, und daß die Abmessungen des Gewichtskörpers und der Federmetallbleche so bemessen sind, daß der Querschnitt des aus dem Gewichtskörper und den darum gewickelten Federmetallblechen bestehenden Wickelkörpers kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung ist.

Bei der Seil sonde nach der Erfindung kann das Sondengewicht außerhalb des Behälters am Sondenseil befestigt werden. Die Federmetallbleche werden dann um den Gewichtskörper gewickelt und so fest zusammengerollt, daß der entstehende Wickelkörper einen kleineren Querschnitt als die Einbauöffnung hat. Der Wickelkörper kann dann problemlos durch die Einbauöffnung in den Behälter eingebracht werden. Sobald das Sondengewicht vollständig durch die Einbauöffnung hindurchgegangen ist, entfalten sich die Federmetallbleche aufgrund ihrer Eigenelastizität, so daß sie eine großflächige Sondenelektrode bilden. Anschließend wird der übrige Teil des Sondenseils durch die Einbauöffnung nachgeschoben und schließlich der Sondenkopf in der Einbauöffnung befestigt, Diese Montagearbeit kann von einem außerhalb des Behälters befindlichen Monteur sicher und bequem durchgeführt werden.

Das Sondengewicht kann auch ebenso einfach und problemlos wieder durch die Einbauöffnung aus dem Behälter entnommen werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, nach dem Ausbau des Sondenkopfes am Seil zu ziehen und zugleich das Seil zu drehen. Die Federmetallbleche wickeln sich dadurch um den Gewichtkörper, bis schließlich der so gebildete Wickelkörper in die Einbauöffnung eintreten kann.

-A-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine in der Einbauöffnung einer Behälterwand angebrachte Seilsonde nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Sondengewicht der Seilsonde von Fig. 1 im entfalteten Zustand und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Sondengewicht im teilweise zusairmengerollten Zustand.

Fig. 1 zeigt die obere Abschlußwand 1 eines Behälters, der ein Füllgut enthält, dessen Füllstand mittels der dargestellten kapazitiven Seilsonde 2 festgestellt werden soll. Die Seilsonde 2 besteht aus einem Sondenkopf 3 und einem vom Sondenkopf in den Behälter herabhängenden Sondenseil Der Sondenkopf 3 ist mittels eines Einschraubstücks 5 in einer mit einem Muttergewinde versehenen Einbauöffnung 6 befestigt, die in der Behälterwand 1 angebracht ist. Im Sondenkopf 3 sind die Sondenanschlüsse und gegebenenfalls ein Teil der elektronischen Schaltung untergebracht. Das Sondenseil besteht aus Metall und ist gegen die Behälterwand 1 isoliert.

Der besseren Darstellung wegen ist das Sondenseil 4 in Fig. 1 verkürzt dargestellt. Es hat in Wirklichkeit eine solche Länge, daß es im Innern des Behälters bis zu der Höhe herabreicht, die dem Füllstand entspricht, dessen Erreichen oder Unterschreiten festgestellt werden soll. Am unteren Ende des Sondenseils 4 ist ein Sondengewicht 7 befestigt, das ein als Gewichtskörper dienendes Rundstahlstück 8 aufweist, um das Sondenseil· 4 zu straffen. Zwei

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Μι Federstahlbleche 9 und 10 sind entlang zwei einander dia- |j

metral gegenüberliegenden Mantellinien des Rundstahlstücks 8 ijjj mittels Schrauben 11 so befestigt, daß sie nach entgegengesetzten Seiten tangential vom Rundstahlstück 8 abstehen

(Fig. 2). Die am Rundstahlstück 8 anliegenden Ränder der ;

Federstahlbleche 9, 10 sind entsprechend der Umfangsflache f_:

des Rundstahlstücks gekrümmt, so daß sie sich an dieses an- '■;

schmiegen. y

Im eingebauten Zustand wird die beschriebene Seilsonde 2 in der üblichen Weise betrieben. Das vom Rundstahlstück 8 und den Federstahlblechen 9, 10 gebildete Sondengewicht 7 hat einerseits den Zweck, das Sondenseil 4 straff zu halten/ , und bildet andrerseits die eine Elektrode einer Kapazität, ? deren andere Elektrode durch die Behälterwand gebildet ist. ·' Die vom Sondengewicht 7 gebildete Elektrode liegt auf der '■' Höhe des zu erfassenden Füllstands und ist über das Sondenseil 4 elektrisch mit den Auswerteschaltungen verbunden. Die Auswerteschaltungen sprechen auf die Kapazität zwischen , dem Sondengewicht 7 und der Wand des Behälters an. Da das § Füllgut eine andere Dielektrizitätskonstante als Luft hat, |

ergeben sich unterschiedliche Kapazitäten, je nachdem, ob | das Sondengewicht vom Füllgut bedeckt ist oder nicht. Die f

ί festgestellte Kapazitätsänderung zeigt daher das Erreichen ί bzw. unterschreiten des zu erfassenden Füllstands an.

Die Federstahlbleche 9 und 10 dienen der Vergrößerung der Flächenausdehnung der vom Sondengewicht 7 gebildeten Elektrode, damit auch bei Füllgütern mit kleiner Dielektrizitätskonstante eine ausreichende Kapazitätsänderung in Abhängigkeit vom Füllstand gewährleistet ist. Wie aus Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist die Querabmessung der gesamten Elektrode wesentlich größer als der Durchmesser der Einbauöffnung 6. Durch die Verwendung der Federstahlbleche 9, 10

ist es dennoch möglich/ das vollständig zusammengebaute und am Sondense.il 4 befestigte Sondengewicht 7 durch die Einbauöffnung 6 in den Behälter einzuführen oder aus dem Behälter zu entnehmen, wenn das Einschraubstück 5 herausgeschraubt ist. Zu diesem Zweck werden die Federstahlbleche 9 und 10 in der in Fig. 3 angedeuteten Weise um das Rundstahlstück 8 gewickelt und so fest zusammengedreht, daß der Querschnitt des Wickelkörpers kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung 6 ist. Das Sondengewicht 7 kann dann in diesem Zustand durch die Einbauöffnung 6 in den Behälter geschoben werden. Sobald die zusammengerollten Federstahlbleche 9, 10 vollständig durch die Einbauöffnung 6 hindurchgegangen sind, nehmen sie aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder die in Fig. 1 und 2 dargestellte ebene Gestalt an.

Der Querschnitt des Rundstahlstücks 8 muß natürlich um soviel kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung 6 sein, daß unter Berücksichtigung der Breite und Dicke der Federstahlbleche 9, 10 der Gesamtquerschnitt des Wickelkörpers kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung 6 gemacht werden kann.

Die Federstahlbleche 9, 10 können beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm haben. Sie können dann ohne weiteres von Hand zusammengerollt werden, wobei es sich zur Vermeidung von Verletzungen empfiehlt, Handschuhe anzuziehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auf diese Weise ein Sondengewicht, dessen Federstahlbleche im entfalteten Zustand eine Gesamtbreite von 260 mm ergeben, durch eine Einbauöffnung von 3" (7,62 cm) Durchmesser eingeführt werden. Bei einer Höhe der Federstahlbleche von 200 mm ergibt sich dann im entfalteten Zustand eine Elektrodenfläche von 520 cm². .

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Das Sondengewicht 7 kann auch problemlos wieder durch die Einbauöffnung aus dem Behälter entnommen werden. Zu diesem Zweck wird es am Sondenseil 4 nach oben gezogen, bis die Federstahlbleche 9, 10 an der oberen Behälterwand 1 anstoßen. Wenn dann das Sondenseil 4 gedreht wird, legen sich die Federstahlbleche 9, 10 um das Rundstahlstück 8 an, bis schließlich der Querschnitt des Wickelkörpers kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung 6 wird. Dann kann das Sondengewicht durch die Einbauöffnung herausgezogen werden.

Es sind natürlich verschiedene Abänderungen der beschriebenen Seilsonde möglich. Anstelle eines Rundstahlstücks können auch Gewichtskörper aus anderem Material oder von anderer Querschnittsform verwendet werden. Auch ist die Anzahl der Federstahlbleche nicht auf zwei beschränkt; es ist möglich, nur ein einziges Federstahlblech vorzusehen, oder es können auch mehr als zwei Federstahlbleche am Gewichtskörper befestigt werden, beispielsweise drei oder vier in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Federstahlbleche. Anstelle von Federstahl kann auch ein anderes Federmetall für die Bleche verwendet werden.

Claims

Endress u. Häuser GmbH u. Co. 25> März Hauptstraße 1 7867 Maulburg Unser Zeichen: E 1038 Schutzansprüche

1. Seilsonde für die kapazitive Füllstandsmessung in einem Behälter, mit einem in einer Einbauöffnung des Behälters lösbar befestigten Sondenkopf, einem vom Sondenkopf in das Innere des Behälters herabhängenden Sondenseil und mit einem am unteren Ende des Sondenseils angebrachten, als kapazitive Elektrode wirkenden großflächigen Sondengewicht, dessen Querabmessung größer als der Durchmesser der Einbauöffnung ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondengewicht

(7) einen langgestreckten Gewichtskörper (8) aufweist, daß \ am Gewichtskörper (8) ein oder mehrere Federmetallbleche

j (9, 10) derart befestigt sind, daß sie um den Gewichtskör-

per (8) wickelbar sind, und daß die Abmessungen des Gewichtskörpers (8) und der Federmetallbleche (9, 10) so bemessen sind, daß der Querschnitt des aus dem Gewichtskörper (8) und den darum gewickelten Federmetallblechen (9, 10) bestehenden Wickelkörpers kleiner als der Querschnitt der Einbauöffnung (6) ist.

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2. Seilsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gewichtskörper (8) zwei in entgegengesetzten Richtungen tangential abstehende Federmetallbleche (9, 10) befestigt sind.

3. Seilsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmetallbleche (9, 10) aus Federstahl von etwa 0,2 mm Dicke bestehen.

4. Seilsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (8) aus Rundstahl besteht.