DE8817237U1 - Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter - Google Patents
Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem BehälterInfo
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Description
Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes
in einem Behälter
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Feststellung eines
bestimmten Füllstandes in einem Behälter mit einem Schwingungsgebilde, das zwei mit gleicher Resonanzfrequenz und im Gegensinn schwingende und
im Abstand zueinander koaxial angeordnete Schwingungselemente aufweist. Dabei umfaßt das rohrförmige äußere Schwingungselement das innere Schwingungselement
zumindest teilweise, so daß die Schwingungen des Schwingungsgebildes bei Berührung des Füllguts mit dem äußeren Schwingungselement
gedämpft werden. Die Mittel zur Anregung der Schwingung und zur Detektion der Schwingungsamplitude bestehen aus elektromechanischen
Umformern vorzugsweise in Form von piezoelektrischen Elementen.
Füllstandsmeßvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der
DE 30 11 603 C2 oder der DE 36 25 779.6 bekannt. Bei den dort beschriebenen Schwingungsgebilden sind die Schwingungselemente mit ihrem
einen Ende an einer Membran beweglich befestigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vereinfachung des Schwingungssystems, der Schwingungserzeugung und der Befestigung der
Schwingungselemente gegenüber den bisher gebräuchlichen
Schwingungsgebilden zu erreichen.
Die allgemeine Lösung besteht für die eingangs genannte Vorrichtung
darin, daß die verwendeten Schwingungselemente an ihrem einen Ende fest
eingespannt sind und in einem gewissen Abstand von diesem Befestigungspunkt über eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung quer zur Längsrichtung
der Schwingungselemente verfügen.
Durch diese Konstruktion kann auf die bewegliche Membran, an der die
Schwingungselemente normalerweise aufgehängt sind, verzichtet werden.
Dadurch, daß die Schwingungselemente bei einem Schwingungsgebilde gemäß
der vorliegenden Erfindung an ihrem einen Ende fest eingespannt sind, schwingen jetzt nicht mehr die Schwingungselemente als Ganzes, sondern
das Schwingen der Schwingungselemente wird durch eine Verbiegung der
Elemente in sich selbst erreicht. An dem Ende, mit dem die Schwingungselemente fest eingespannt sind, entsteht ein Schwingungsknoten,
während an dem anderen, freien, nicht eingespannten Ende der Schwingungselemente
die maximale Schwingungsamplitude zu beobachten ist.
Die Vorrichtung zur Schwingungserzeugung und -detektion besteht aus
mindestens einem elektromechanischen Wandler, welcher mit Verspannungsmitteln mit den Schwingkörpern verbunden ist. Als
elektromechanische Wandler werden bevorzugt Piezoscheiben verwendet. Es
ist möglich, nur ein Piezoelement zu verwenden, das dann abwechselnd zum
Schwingungsantrieb und zur Schwingungsdetektion verwendet wird. Es können
aber auch mehrere Piezoelemente eingesetzt werden, wobei dann ein Teil
der Piezoelemente zum Schwingungsantrieb und der andere Teil zur Schwingungsdetektion verwendet wird.
Die Piezoscheiben übertragen ihre Dickenänderungen über die Verspannungsmittel (z. B. Bolzen) auf die Schwingungselemente, d. h. der
Abstand der Schwingungselemente zueinander verändert sich fortwährend,
wodurch ein gegenläufiges Schwingen der Schwingungselemente erzielt wird.
Die Schwingungselemente weisen gleiche Massen, gleiche Rückstellkräfte
und einen gemeinsamen Masseschwerpunkt auf, so daß sich ihre Drehmomente gegenseitig aufheben und somit keine Schwingenergie über die Behälterwandung
abfließt.
Durch das Einstellen einer Vorspannung zwischen den Schwingungselementen
kann die Schwingamplitude der Schwingungselemente beeinflußt werden.
Auch die Wahl des Abstandes zwischen dem festen Einspannpunkt der Schwingungskörper
und dem Punkt ihrer Schwingungsanregung wirkt sich auf die Schwingungsamplitude der Schwingungskörper aus.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten
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bevorzugten Ausführungsform.
Es zeigen:
Fig. 1: eine geschnittene Gesamtansicht des
Schwingungsgebildes und
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, eine erste Ausführungsform des Schwingungsantriebs und der
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, eine erste Ausführungsform des Schwingungsantriebs und der
Schwingungsdetektion darstel1 end,
Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, eine zweite Ausführungsform des Schwingungsantriebs und der
Schwi ngungsdetekti on darstel1 end.
Das Schwingungsgebilde 38 besteht aus zwei koaxial zueinander angeordneten
Schwingungselementen 10 und 12, von denen eines das andere zumindest teilweise im Abstand zueinander umfaßt. Dabei sind in diesem
Ausführungsbeispiel beide Schwingungselemente 10, 12 rohrförmig
ausgebildet.
Beide Schwingungselemente 10 und 12 sind an ihrem einen Ende 30 starr
mit einem Einschraubteil 14 an einer Behälterwandung befestigt.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Sdftwingungsantriebs und
einer Schwingungsdetektion. Die Einrichtung zum Schwingungsantrieb und zur Schwingungsdetektion besteht aus einem Druckstück 46, das durch eine
Öffnung 32 im inneren Schwingungselement 12 ragt und sich mit seinem
einen Ende mit einer entsprechenden Aussparung 36 an einer Sicke 16 des äußeren Schwingungselementes 10 abstützt. Daran schließen sich ein
Isolator 18, eine elektrische Kontaktscheibe 28, eine piezoelektrische Wandlerscheibe 44, eine zweite elektrische Kontaktfahne, ein weiterer
Isolator 42 und ein mit einer-Schlüssel fläche 22 versehener Schraubbolzen
24 an. Der Schraubbolzen 24 ist mit einem ebenfalls mit einer Schlüssel fläche versehenen Hohl zylinder 26 mit Innengewinde verschraubt.
Mit seinem ünverschraubten Ende stützt sich der Hohlzylinder 26 über eine entsprechende Ausparung 36 an einer Sicke 20 des inneren
Schwingungselementes ab.
Über das Piezoelement 44 werden Schwingungen quer zur Längsachse der
Schwingungselemente 10 und 12 erzeugt. Das Piezoelement 44 dient in periodischem Wechsel zugleich zur Schwingungsdetektion. Die elektrischen
Zuleitungen 34 des Piezoelementes 44 werden durch eine Öffnung 40 im
Einschraubteil 14 nach außen geführt. Die Schwingungen des Piezoelementes
44 übertragen sich über das Druckstück 46 und den Hohlzylinder 26 auf die Schwingungselemente 10 und 12, womit die Schwingungselemente 10, 12
gegenläufig zueinander in Schwingung gebracht werden. Die Schwingungselemente 10, 12 sind so ausgebildet, daß sie gleich große
Massen besitzen und einen gemeinsamen Massenschwerpunkt sowie gleiche Rückstellfedercharakteristik aufweisen. Dadurch heben sich die
Drehmomente der beiden Schwingungselemente 10 und 12 gegenseitig auf, wodurch keine Schwingenergie vom Schwingsystem über die Behälterwandung
abfließt. Über die verstellbare Verschraubung des Bolzens 24 und des
Hohlzylinders 26 kann eine gegenseitige Vorspannung der beiden Schwingungselemente 10, 12 eingestellt werden, womit eine Verstellung der
Schwingamplitude möglich ist. Auch durch die Wahl des Abstandes (a)
zwischen einerseits der Stelle 30, an der die Schwingungselemente 10, 12 fest eingespannt sind, und andererseits der Stelle, an der die
Schwingungselemente 10, 12 über das Piezoelement 44 zu Schwingungen angeregt werden, kann die Schwingamplitude der Schwingungselemente 10, 12
beeinflußt werden.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Schwingungsantriebs und der
Schwi ngungsdetekti on.
Die Einrichtung zum Schwingungsantrieb und zur Schwingungsdetektion ist
hierbei im Raum zwischen den beiden Schwingungselemente 10,12
angeordnet. Um genügend Platz zur Verfügung zu stellen und einen festen
Abstützpunkt zu haben, sind die Schwingungselemente 10,12 an dieser Stelle mit Einbuchtungen 48 versehen.
Der Schwingungsantrieb erfolgt wiederum mit zwei Piezoelementen 44, die
ihre Schwingungen über Aussparungen 46 auf die Schwingungselemente 10,12 übertragen. Der elektrische Anschluß 34 kann wie vorher beschrieben über
das Einschraubstück 14 nach außen geführt werden. Eine Vorspannung der
Schwingungseinrichtung zur Verstellung der Schwingungsamplitude ist auch
hierbei möglich, z.B. durch Vorspannkräfte im Zuge der Schweißverbindung
der beiden Schwingungselemente 10,12.
Eine weitere Möglichkeit des Schwingungsantriebs und der Schwingungsdetektion besteht darin, daß ein Piezoelement an der
Innenfläche des äußeren Schwingungselements 10 und ein zweites
Piezoelement an der Außenfläche oder Innenfläche des inneren
Schwingungselements 12 befestigt wird.
Da die Schwingungselemente 10, 12 an ihrem einen Ende fest eingespannt
sind, handelt es sich bei den Schwingungen, zu denen die Schwingungselemente 10, 12 angeregt werden, um Biegeschwingungen, das heißt, die
Schwingungselemente 10, 12 biegen sich in sich. Die maximale Schwingamplitude ist begrenzt durch den Abstand der beiden Schwingungselemente
10, 12 zueinander. Es können statt des einen in diesen Ausführungsbeispielen verwendeten Piezoelementes 44 auch mehrere Piezoelemente
verwendet werden, wobei dann ein Teil dieser Piezoelemente zum Schwingungsantrieb und der andere Teil dieser Piezoelemente zur
Schwingungsdetektion verwendet wird.
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem
Behälter mit einem Schwingungsgebilde, welches zwei mit gleicher Resonanzfrequenz und im Gegensinn schwingende und im Abstand
zueinander koaxial angeordnete Schwingungselemente aufweist, die
eine gleich große Masse und einen gemeinsamen Masseschwerpunkt aufweisen, wobei ein äußeres Schwingungselement ein inneres
Schwingungselement zumindest teilweise umfaßt, so daß die Schwingungen des Schwingungsgebildes bei Berührung des Füllgutes
mit dem äußeren Schwingungselement gedämpft werden, mit Mitteln zur Anregung der Schwingungen und mit Einrichtungen zur Auslösung von
Anzeige- und/oder Schaltvorgängen in Abhängigkeit von der Amplitude oder Frequenz der Schwingungen
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungselemente aus zwei rohrförmigen Koaxial elementen
(10,12) bestehen, die an ihrem einen Ende (30) fest eingespannt sind und in einem Abstand (a) von diesem Befestigungspunkt (30)
über eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung (24, 26, 44) quer
zur Längsrichtung der Schwingungselemente (10, 12) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schwingungserzeugung aus einem oder mehreren elektromechanischen Wandlern (44) besteht, welche quer zur Längserstreckung der Schwingungselemente (10,12) und damit in deren Wirkungsrichtung mit Verspannungsmitteln bis zu den Verbindungsstellen (16, 20) mit den Schwingungselementen (10, 12) versehen
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schwingungserzeugung aus einem oder mehreren elektromechanischen Wandlern (44) besteht, welche quer zur Längserstreckung der Schwingungselemente (10,12) und damit in deren Wirkungsrichtung mit Verspannungsmitteln bis zu den Verbindungsstellen (16, 20) mit den Schwingungselementen (10, 12) versehen
sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2
dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannungsmittel zwischen den elektromechanischen Wandlern (44) und deren Verbindungsstellen (16, 20) mit den Schwingungselementen (10, 12) aus einer zumindest zweiteiligen Verlängerung (24, 26) besteht, welche in ihrer axialen Ausdehnung einstellbar ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannungsmittel zwischen den elektromechanischen Wandlern (44) und deren Verbindungsstellen (16, 20) mit den Schwingungselementen (10, 12) aus einer zumindest zweiteiligen Verlängerung (24, 26) besteht, welche in ihrer axialen Ausdehnung einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanischen Wandler aus Piezoscheiben (44)
bestehen, deren elektrische Anschlüsse (34) durch das Einschraubteil (14) der Schwingungselemente (10, 12) herausgeführt
sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Verlängerungselemente (24, 26) ein
Piezoelement (44) enthält, das zum Schwingungsantrieb und zur
Schwingungsdetektion verwendet wird.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß zum Schwingungsantrieb und zur Schwingungsdetektion unterschiedliche
Piezoelemente (44) verwendet werden.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung aus zwei miteinander verschraubbaren Bolzen
(24, 26) besteht.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung der Bolzen (24, 26) mittels einer Kontermutter
(22) im Abstand variierbar ist, womit eine Vorspannung der
beiden Schwingungselemente (10, 12} einstellbar ist und somit deren
Schwingungsamplitude verändert werden kann.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Bolzen (24, 26) an den Schwingungselementen
(10, 12) aus einer Sicke (16, 20) am jeweiligen Schwingungselement
(10, 12) besteht, gegen die der entsprechende Bolzen (18, 26) mit einer passenden Aussparung (36) gedrückt wird.
10.Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Schwingungserzeugung und -detektion im Zwischenraum der beiden Schwingungselemente (10,12) angeordnet ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungselemente (10,12) mit Einbuchtungen (48) versehen
sind, gegen die sich die Piezoelemente (44) zur Schwingungserzeugung
und -detektion abstützen.
12.Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Schwingungselemente (10,12) zur Einstellung
der Schwingungsamplitude bei der Schweißverbindung der
Schwingungselemente (10,12) erfolgt.
13.Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schwingungserzeugung und -detektion aus
Piezoelementen (44) besteht, die an der Innenfläche des äußeren
Schwingungselements (10) und an der Außen- oder Innenfläche des inneren Schwingungselements (12) angebracht sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8817237U DE8817237U1 (de) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883808481 DE3808481C2 (de) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter |
DE8817237U DE8817237U1 (de) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8817237U1 true DE8817237U1 (de) | 1995-07-13 |
Family
ID=25865925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8817237U Expired - Lifetime DE8817237U1 (de) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | Vorrichtung zur Feststellung eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8817237U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19621449A1 (de) * | 1996-05-29 | 1997-12-04 | Grieshaber Vega Kg | Vibrationsresonator, Verfahren zum Betreiben eines solchen Vibrationsresonators und Vibrations-Füllstand-Grenzschalter mit einem solchen Vibrationsresonator |
DE19804998A1 (de) * | 1998-02-07 | 1999-08-19 | Grieshaber Vega Kg | Füllstand-Grenzschalter |
-
1988
- 1988-03-14 DE DE8817237U patent/DE8817237U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19621449A1 (de) * | 1996-05-29 | 1997-12-04 | Grieshaber Vega Kg | Vibrationsresonator, Verfahren zum Betreiben eines solchen Vibrationsresonators und Vibrations-Füllstand-Grenzschalter mit einem solchen Vibrationsresonator |
DE19621449C2 (de) * | 1996-05-29 | 2000-11-30 | Grieshaber Vega Kg | Vibrationsresonator, Verfahren zum Betreiben eines solchen Vibrationsresonators und Vibrations-Füllstand-Grenzschalter mit einem solchen Vibrationsresonator |
DE19804998A1 (de) * | 1998-02-07 | 1999-08-19 | Grieshaber Vega Kg | Füllstand-Grenzschalter |
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