DE8216672U1 - Fuellstandsmessgeraet - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllstandsmeßgerät zur Messung des Füllstandes in hermetisch verschlossenen Behältern, mit einem teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden länglichen Gewichtskörper, dessen Eintauchtiefe durch Messung seines Gewichtes bestimmt wird, wobei der Gewichtskörper über eine sich durch die -)0 Wand des Behälters erstreckende Aufhängung an einer Wiegeeinrichtung befestigt ist.

Derartige Füllstandsmeßgeräte arbeiten nach dem archimedischen Prinzip, nach dem die Größe des Auftriebs eines in eine Flüssigkeit eintauchenden Körpers gleich dem Gewicht des durch den Körper verdrängten Flüssigkeitsvolumens ist, so daß sich also das Gewicht des Körpers mit der Eintauchtiefe ändert und somit ein Maß für den Flüssigkeitsstand im Behälter ist.

Derartige Gewichtsmessungen lassen sich mit großer Genauigkeit durchführen, so daß auch der Flüssigkeitsstand auf einfache Weise und mit großer Genauigkeit ermittelt werden kann. Wenn jedoch der Flüssigkeitsstand in einem hermetisch verschlossenen Behälter auf

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diese Weise bestimmt werden soll, ergibt sich die Schwierigkeit, daß das zumessende Gewicht durch Druckänderung im Behälter beeinflußt und damit die Flüssigkeitsstandsmessung verfälscht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Füllstandsmeßgerät zur Messung des Füllstandes in hermetisch verschlossenen Behältern zu schaffen, bei dem die Messung des Gewichtes des in die Flüssigkeit eintauchenden Körpers nicht durch Druckänderungen im Behälter beeinflußt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wir-d ein Füllständsmeßgerät der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß an der Aufhängung außerhalb des Behälters ein mit der Aufhängung bewegbares Plattenelement befestigt ist, das mit der sich an der Wand des Behälters abstützenden Wiegeeinrichtung verbunden ist, und daß unterhalb und oberhalb des Plattenelementes mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehende Druckanpassungsräume vorgesehen sind. Vorzugsweise werden dabei die Druckanpassungsräume von an der Unterseite und der Oberseite des Plattenelementes befestigten Bälgen gebildet, wobei der Balg an der Oberseite des Plattenelementes dichtend mit einem Teil der Abstützung für die Wiegeeinrichtung und der Balg an der Unterseite

dichtend mit einem Teil der Wand des Behälters verbunden ist.

Durch die Verwendung eines außerhalb des Behälters angeordneten Plattenelementes innerhalb der Aufhängung mit oberhalb und unterhalb des Plattenelementes vorgesehenen Druckanpassungsräumen wird der vom Umgebungsdruck ?' abweichende, im Innenraum des Behälters herrschende I Druck auf die Oberseite und die Unterseite des Platten-,0 elementes übertragen, so daß eine Druckkompensation stattfindet und die Verfälschung des Meßergebnisses \

f durch vom Umgebungsdruck abweichende Behälterinnen- r

I' drücke auf einfache Weise vermieden wird. |

-j 5 In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Aufhän- _: gung ein sich durch eine in der Wand des Behälters

vorgesehene Dichtung axial bewegbar erstreckendes Rohr ?

aufweisen, dessen Innenraum mit dem Behälterinnenraum |

und dem Druckanpassungsraum oberhalb des Plattenelementes in Verbindung steht. Dadurch erfolgt die Druckzufuhr zum Druckanpassungsraum oberhalb des Plattenelementes durch ein Element der Aufhängung. )

Als Wiegeeinrichtung kann beispielsweise ein Dehnungs- ^ meßstreifen dienen, insbesondere weil die Verlagerungs- I

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bewegungen des Gewichtskörpers infolge sich änderndem Füllstand nur sehr gering sind.

Um eine Beschädigung der Wiegeeinrichtung und der gegebenenfalls vorhandenen Bälge für die Druckanpassungsräume infolge zu starker Ausschläge des Plattenelementes, etwa durch Erschütterungen o.a. zu vermeiden, können Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des Plattenelementes vorgesehen sein.

Vorzugsweise besteht der Gewichtskörper aus einem am oberen und unteren Ende geschlossenen Rohr, in das sich ein durch die obere Verschlußwand geführtes, über die Verschlußwand hinaus in den Innenraum ragendes Füllrohr erstreckt, und in das Rohr kann bis zum unteren Ende des Füllrohres die gleiche Flüssigkeit eingefüllt werden, in die auch der Gewichtskörper eintaucht. Das Füllrohr und die Aufhängung können zur Kompensation von Erschütterungsbewegungen des Gewichtskörpers über ein Universalgelenk verbunden sein.

Durch die Anordnung des sogenannten Füllrohres wird eine Füllstellung des geschlossenen Rohres definiert, in der zwischen dem normalen Füllstand bis zum unteren Ende des Füllrohres noch ein Freiraum bis zur oberen

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Verschlußwand des den Gewichtskörper bildenden Rohres verbleibt, in den sich die Flüssigkeit bei Temperaturerhöhung ausdehnen kann. Erfolgt eine Befüllung mit der gleichen Flüssigkeit, in die auch der Gewichtskörper 5 eintaucht, so ändern sich die Dichte der zu messenden Flüssigkeit und die Dichte der Flüssigkeit im Rohr in der gleichen Weise, so daß die Temperaturänderungen keine Verfälschungen des Meßergebnisses infolge unterschiedlicher Dichteänderungen von Flüssigkeit und "Ge-10 wichtskörper" zur Folge haben.

|- Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch

I und vereinfacht ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figur

I näher erläutert.

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\ In eine Öffnung in eintr teilweise dargestellten Wand 1

% eines Behälters ist ein Verschlußelement 2 eingesetzt,

I · , das an der Seite des Behälterinnenraums mittels einer

I Mutter 3 befestigt ist, so daß ein dichtender Verschluß

I ' 20 erhalten wird. In einer Mittelöffnunq des Verschlußele-

% mentes ist ein Dichtungsstopfen 4, beispielsweise aus

i Polytetrafluorethylen befestigt, und durch diesen Dich-

I tungsstopfen erstreckt sich mit seiner Außenfläche in

I dichtender Anlage mit dem Material des Dichtungsstop-

1 25 fens 4, jedoch axial verschiebbar ein Rohr 10. An dem

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j:₄ unteren Ende dieses Rohres ist über ein Universalge-

¹J lenk 9 ein Füllrohr 8 befestigt, das sich in einen

teilweise dargestellten, rohrförmigen Gewichtskörper 5

erstreckt, dessen Innenraum dichtend verschlossen ist, d.h. das Füllrohr 8 ist beispielsweise mit der oberen

Wand des Gewichtskörpers 5 verschweißt. Ferner befindet

sich in der oberen Wand ein lösbarer Verschlußstopfen 6.

An der Außenseite der Wand 1 ist, die Öffnung in der -10 Wand überbrückend ein Joch 12 befestigt, das einen Zwischenträger 13 aufweist. Am oberen Querträger des Jochs 12 ist, wie schematisch dargestellt, mittels einer Schraube 14 ein Dehnungsmeßstreifen 15 befestigt, wobei Einzelheiten des Dehnungsmeßstreifens sowie die elektrischen Anschlüsse und die Auswerteschaitung nicht gezeigt sind.

Am oberen Ende des Rohres 10 ist ein Plattenelement 16

befestigt, und zwar derart, daß die obere Öffnung des Rohres 10 in Verbindung mit dem Bereich oberhalb des

Plattenelementes 16 steht. Zwischen Plattenelement 15

und Verschlußelement 2 erstreckt sich koaxial zum Rohr

10 ein Balg 10, so daß zwischen Rohr 10 und Balg 19 ein

unterer Druckanpassungsraum 20 gebildet ist, der gegen-

; 25 über der Umgebungsluft abgedichtet ist und der über

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eine sich durch den Dichtungsstopfen 4 erstreckende Bohrung 18 mit dem Innenraum des Behälters verbunden ist. 1

Ferner ist zwischen dem Plattenelement 16 und dem Zwischenträger 13 koaxial zum Rohr 10 ein Balg 21 derart I dichtend befestigt, daß ein oberer Druckanpassungsraum f 20 gebildet ist, der gegenüber der Umgebungsluft abge-

dichtet ist und über den Innenraum des Rohres 10 und %

eine in der Wand des Rohres 10 vorgesehene Querbohrung f 11 mit dem Innenraum des Behälters 1 verbunden ist. «

Die äußeren Enden des Plattenelementes 16 erstrecken sich zwischen Ringschultern 23 und 24 des Jochs 12, wodurch die Bewegung des Plattenelementes 16 in der Senkrechten begrenzt wird. Auf dem Plattenelement 16 ist ein weiteres Joch 17 befestigt, das sich durch ^:; Öffnungen im Zwischenträger 13 erstreckt und mit dem ' unteren Ende des Dehnungsmeßstreifens 15 verbunden ist. :_

ΐ Der in die Flüssigkeit im Behälter eintauchende Ge- | wichtskörper 5 hängt somit über das Füllrohr 8, das f Universalgelenk 9, das im Dichtungsstopfen 4 axial be- | wegbare Rohr 10, das Plattenelement 16 und das Joch 17 am Dehnungsmeßstreifen 15, wodurch über den vom auf der Behälterwand 1 befestigten Joch 12 gehaltenen Dehnungsmeßstreifen das Gewicht des Gewichtskörpers 5 festge-

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stellt werden kann, Da dieses Gewicht sich mit dem Grad der Eintauchung und somit also mit der Höhe des Flüssigkeitsstandes im Behälter ändert, ist das Gewicht ein Maß für die Höhe des Flüssigkeitsstandes.

Steigt beispielsweise der Druck im Behälter über den Umgebungsdruck an, so würde dies an sich zu Verfälschungen des Meßergebnisses führen, weil dieser Überdruck im Behälter von oben auf die obere Fläche des in die Flüssigkeit eingetauchten Gewichtskörpers 5 wirkt. Im vorliegenden Fall wird jedoch diese Druckänderung im Behälter einerseits über die Öffnung 18 an den unteren Druckanpassungsraum 20 und andererseits über die Querbohrung 11 und den Innenraum des Rohres 10 in den oberen Druckanpassungsraum 22 gegeben, so daß oberhalb und unterhalb des den Gewichtskörper 5 haltenden und am Dehnungsmeßstreifen 5 aufgehängten Plattenelementes 16 imer der gleiche Druck herrscht und so Meßfehler infolge Druckänderungen im Behält^rinnenraum vermieden werden. Dabei beeinträchtigen die Bälge 19 und 21 den Meßvorgang nicht, weil sie einerseits eine verhältnismäßig geringe und bekannte Steifigkeit haben und weil andererseits die axialen Verlagerungen des Rohres 10 und damit des Plattenelementes 16 sehr gering sind.

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Wie dargestellt, besteht der Gewichtskörper 5 aus einem allseitig geschlossenen Rohr, in dessen oberhalb der Zwi- k schenwand 5' befindlichen Raum nach Entfernen des Ver-

I schlußstöpfens 6 Teilchen zur Gewichtsanpassung einge-

5 füllt werden können. Die in den Gewichtskörpern 5 einzufüllende Flüssigkeit ist vorzugsweise die gleiche Flüssigkeit, wie im Behälter vorhanden, und die Befüllung erfolgt durch das Füllrohr 8 bis zu unterem Ende, also bis

I zum Füllstand 7. Eine höhere Füllung wird durch die im

i 10 Gewichtskörper 5 zwischen Füllstand 7 und Zwischenwand 5' I eingeschlossene Luft verhindert.

jj Wird nun bei einer Füllstandsmessung, bei der der Ge-

I Wichtskörper 5 nur maximal bis zum Füllstand 7 in die

I 15 Flüssigkeit eintauchen darf, die Temperatur der Flüssig-

I keit im Behälter verändert, beispielsweise erhöht, so

I verringert sich die Dichte der Flüssigkeit und der ei—

I - zeugte Auftrieb, der proportional zur Dichte der Flüssig-

I keit ist, nimmt ab. Dies würde an sich zu einer Erhöhung

I 20 des vom Dehnungsmeßstreifen 15 festgestellten Gewichtes

I des Gewichtskörpers 5 und damit zur Anzeige eines niedri-

I geren Füllstandes führen. Da aber bei mit der gleichen

I Flüssigkeit gefülltem Gewichtskörper 5 auch die Dichte

I dieser Flüssigkeit nach entsprechender Angleichung der

J 25 Temperatur abnimmt, nimmt dann auch das Gewicht des in

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die Flüssigkeit eingetauchten Teils des Gewichtskorpers 5 entsprechend ab, so daß die Temperaturänderung kompensiert wird. Die Flüssigkeit steigt dann zwar infolge ihrer Ausdehnung über den Füllstand 7 im Gewichtskorpers 5 an, doch hat der ausgetauchte Teil des Gewichtskorpers praktisch weiterhin das gleiche Gewicht, weil zwar die Dichte der Flüssigkeit Verringert, jedoch ihr Volumen

ι vergrößert ist.

SU/wo

Claims (7)

Ansprüehe

1. Füllstandsmeßgerät zur Messung des Füllstandes in hermetisch verschlossenen Behältern, mit einem teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden, länglichen Gewichtskörper, dessen Eintauchtiefe durch Messung seines Gewichtes bestimmt wird, wobei der Gewichtskörper über eine sich durch die Wand des Behälters erstreckende Aufhängung an einer Wiegeeinrichtung befestigt ist, d.adurch gekennzeichnet, daß an der Aufhängung (8, 9, 10, 16, 17) außerhalb

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des Behälters (1) ein mit der Aufhängung bewegbares Plattenelement (16) befestigt ist, das mit der sich an der Wand des Behälters (1) abstützenden Wiegeeinrichtung (15) verbunden ist, und daß unterhalb und oberhalb des Plattenelementes (16) mit dem Innenraum des Behälters (1) in Verbindung stehende Druckanpassungsräume (20, 22) vorgesehen sind .

2. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanpassungräume (20, 22) von an der Unterseite und an der Oberseite des Plattenelementes (16) befestigten Bälgen (19, 21) gebildet werden, wobei der Balg (21) an der Ooerseite des Plattenelementes (16) dichtend mit einem Teil (13) der Abstützung (12) für die Wiegeeinrichtung (15) und der Balg (19) an der Unterseite dichtend mit einem Teil (2) der Wand des Behälters verbunden ist.

3. Füllstandsmeßgerät m.ch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung (8, 9, 10, 16, 17) ein sich durch eine in der Wand (1, 2) des Behälters vorgesehene Dichtung (4) axial bewegbar erstreckendes Rohr (10) aufweist, dessen Innenraum

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mit dem Behälterinnenraum und dem Druckanpassungsraum (22) oberhalb des Plattenelementes (16) in
Verbindung steht.

4. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegeeinrichtung (15) ein Dehnungsmeßstreifen ist.

5. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis | ..-. 4, gekennzeichnet durch Anschläge (23, 24) zur Be- te

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S grenzung der Bewegung des Plattenelementes (16), £

6. Füllstandsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis f„

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper {

f . p. (5) aus einem am oberen und unteren Ende geschlos- \

\ senen Rohr besteht, in das sich ein durch die 'f obere Verschlußwand geführtes, über die Verschluß- j„

wand hinaus in den Innenraum ragendes Füllrohr (8) i

erstreckt, und daß das Rohr (5) bis zum unteren I" 2Q Ende des Füllrohres (8) mit der gleichen Flüssig ■ | keit füllbar ist, wie die in die der Gewichtskörper (5) eintaucht.

7. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn-P₅ zeichnet, daß das Füllrohr (8) mit der übrigen

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Aufhängung (10, 16, 17) über ein Universalgelenk (9) verbunden ist.