HU187582B - Szintérzékelő berendezés, előnyösen folyadékokhoz - Google Patents

Abstract

Főleg folyadékok szintjének és szintváltozásának 0,01 m-l000 m méréstartományban történő közvetlen érzékelésére alkalmas szintérzékelő berendezés mérendő közeg szintjére jellemző és azzal arányosan változó nyomást villamosjellé feldolgozó érzékelő-jelátalakítója (1) áramgenerátoros táplálású piezoelektromos nyomásérzékelő szondaként (8) van kialakítva, amely a szintérzékelő berendezéssel többerü mérőkábellel (2) összekötött hídáramkör (10) részét képezi ismert módon, és a szonda (8) a hidáramkörrel (10) korrózióálló hengeres fémházban (9) van elhelyezve, és a fémház (9) a szonda (8) mérendő közeggel ellentétes oldalán tömítőanyaggal (11) van kiöntve (1. ábra).

Description

A találmány tárgya szintérzékelő berendezés, előnyösen folyadékokhoz.

Számos esetben alkalmaznak elsősorban talajvi zek, kutak és egyéb folyadéktárolók folyadékszint jenek érzékelésére olyan berendezéseket, amelyek előre meghatározott pontokon, vagy folyamatosan jelzik az előírt folyadékszint meglétét, vagy változá sát.

Ilyen ismert készülékben például a folyadékszint tel együtt mozgó úszó érintkezőket nyit vagy zár Más ismert megoldásban a folyadékoszlop által kiszorított gáznemű anyag (általában levegő) nyo mását mérik, például Bourdon-csöves manométer rel. Bár ennél nincs szükség segédenergiára, mecha nikai kialakítása és sérülékenysége akadályozza univerzális alkalmazását.

Olyan szintérzékelő berendezéseket is alkalmaz nak, amelyekben a mérőszonda ellenállásváltozás' vagy kapacitásváltozást érzékel. Bár ezek a bérén dezések folyamatosan érzékelik a folyadékszintet, méréstartományuk korlátozott (legfeljebb 30 méter), pontosságukat pedig a mérendő folyadék ősz szetétele, szennyezettsége is jelentősen befolyásolja

A találmánnyal célunk a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan megoldás létrehozása, amellyel előnyösen folyadékok szintje és szintválto zása nagy méréstartományban, viszonylag rövid idő alatt érzékelhető, alkalmazási területe sokka' szélesebb, előállítása pedig olcsóbb, mint az ismer' hasonló jellegű berendezéseké.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kitűzött feladat megoldható, ha olyan érzékelő szondát alkalmazunk, amely a folyadékszinttel ará nyos nyomást nagy méréstartományban villamos jellé alakítja át.

A kitűzött feladatot tehát előnyösen folyadékod szintjét érzékelő berendezéssel oldottuk meg amelynek érzékelő-jelátalakítója, jelerősitő áram köre, tápegysége és adott esetben kijelző egysége van. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük to vább, hogy a mérendő közeg szintjére jellemző és azzal arányosan változó nyomást villamos jellé fel dolgozó érzékelő-jelátalakító áramgenerátoros táp lálású piezo-elektromos nyomásérzékelő szonda ként van kialakítva, amely a szintérzékelő berendezéssel többerű mérőkábellel összekötött hídáram kör részét képezi ismert módon, és a szonda ε hídáramkörrel korrózióálló hengeres . fémházban van elhelyezve, és a fémház a szonda mérendő kö zeggel ellentétes oldalán tömítőanyaggal van kiönt ve.

A találmány szerinti szintérzékelő berendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében a nyomásérzékelő szonda kb. 100 mm hosszú és 15 mm átmérőjű acél fémház egyik végében van elhelyezve melynek többi része szilikon kaucsuk tömítőanyaggal van kiöntve. Ez a roppant vékony szondakialakítás lehetővé teszi a szintérzékelő berendezés alkalmazását kis átmérőjű béléscsövekben is.

További előnyös kiviteli alak szerint a nyomásérzékelő szonda kb. 100 mm hosszú és 75 mm átmérőjű acél fémház belsejében van helytállóan rögzítve, míg ellentétes oldalán a mérendő közeg szintjére jellemző nyomást a szondához továbbító folyadékot tartalmazó kamra van kialakítva, amely gumi2 membránnal van a mérendő közegtől elválasztva. Ez a kiviteli alak szennyvizek esetében alkalmazható előnyösen, hiszen az aránylag nagy felületű membrán üzembiztosán adja át a folyadékon keresztül a szondának a mindenkori nyomást és megakadályozza a szonda eltömődését is.

Célszerű az olyan kivitel, amelynél az érzékelőjelátalakítóhoz alapszintállító elem csatlakozik. Ezzel ugyanis a mérendő közegben tetszőleges szintet határozhatunk meg referenciaszintként.

Lehetséges olyan kivitel is a találmány szerint, amelynél a jelerősitő áramkörhöz a mérendő közeg sűrűségének figyelembe vételéhez érzékenységállító elem csatlakozik. Ezzel a találmány szerinti berendezés különböző sűrűségű folyadékokhoz univerzálisan alkalmazható.

További, előnyös kiviteli alaknál a berendezés tápegysége telepes és/vagy hálózati táplálásra alkalmas módon van kialakítva. Ezzel hordozható kivitel is lehetővé válik.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, a találmány szerinti szintérzékelő berendezés példakénti kiviteli alakja látható. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti szintérzékelő berendezés érzékelő-jelátalakitója lehetséges kiviteli alakjának hosszmetszete, a

2. ábrán az érzékelő-jelátalakító további előnyös kiviteli alakjának hosszmetszete látható, és a

3. ábrán a szintérzékelő berendezés lehetséges blokkvázlatát tüntettük fel.

Mint az az 1. ábrán látható, a találmány szerinti szintérzékelő berendezés 1 érzékelő-jelátalakítója piezoelektromos nyomásérzékelő 8 szondával van megvalósítva, és korrózióálló acélcső 9 fémház egyik végében van elhelyezve. Az acélcső hosszúsága kb. 100 mm, átmérője 15 mm. A 8 szonda kivezetései közvetlenül a szintérzékelő berendezéssel több erű, jelen példában öt erű 2 mérőkábellel összekötött 10 hídáramkör egységhez csatlakoznak, melynek a 8 szonda is részét képezi. A 9 fémház 11 tömítőanyaggal, jelen példában szilikonkaucsukkal van kiöntve, amely meggátolja az elektromos részek és a mérendő közeg közvetlen kapcsolatát.

A 2. ábrán az l érzékelő-jelátalakító egy másik, szennyvizek esetében alkalmazható kiviteli alakja van feltüntetve. A 8 szondát magában foglaló 9 fémház hossza ugyancsak 100 mm, átmérője kb. 75 mm. Az acélból készült 9 fémház kb. 0,5 kp, ami elősegíti az 1 érzékelő-jelátalakító üzembiztos lesüllyedését. A 8 szonda a 9 fémház alsó harmadában van szilárdan rögzítve, és sajátossága, hogy nem közvetlenül érintkezik a mérendő közeggel, hanem a 9 fémház alsó részén kiképzett 12 kamrához kapcsolódik, amely a mérendő közeg szintjére jellemző nyomást a 8 szondához továbbító folyadékot tartalmaz. A folyadékkal, például olajjal teljesen kitöltött 12 kamrát alulról 13 gumimembrán zárja le, amely 14 gyűrűvel van tömítetten a 9 fémházhoz rögzítve. A 8 szonda kivezetései a már előzőleg ismertetett megoldásához hasonlóan 10 hidáramkör egységhez csatlakoznak, és a 9 fémház szilikonkaucsuk 11 tömítőanyaggal van lezárva. A 13 gumimembrán viszonylag nagy felülete előse-21

187 582 gíti a mérés pontosságát és megakadályozza a 8 szonda eltömődését.

Mint a 3. ábra blokkvázlatáról látható, az 1 érzékelő-jelátalakító a jelen esetben mechanikai szilárdságot biztosító fémhuzallal vagy sodronnyal (külön nem ábrázoltuk) társított többrétű 2 mérőkábelen keresztül oldhatóan csatlakozik a hordozhatóan kialakított házban elhelyezett jelerősitő 3 áramkör bemenetéhez.

A továbbfeldolgozáshoz szükséges mértékben felerősített jel az ábrázolt esetben a jelerősitő 3 áramkör kimenetével összekapcsolt 4 kijelzőegységen olvasható le, amely lehet analóg vagy digitális kialakítású.

Célszerű kiviteli alaknál az 1 érzékelő-jelátalakító hídáramköréhez a többerű 2 mérőkábelen keresztül 5 alapszintállító elem csatlakozik, amely a jelen esetben potencióméter.

A találmány szerinti berendezés továbbfejlesztett kiviteli alakjánál a jelerősitő 3 áramkörhöz a mérendő közeg sűrűségének figyelembe vételével érzékenységállító 6 elem csatlakozik.

Az ábrázolt példakénti kiviteli alakjánál az 1 érzékelő-jelátalakító hídáramkörre a többerü 2 mérőkábelen át az őt tápláló 7 áramgenerátorral van összekötve.

A jelerősítő 3 áramkör kimenetéhez a felhasználástól függően kijelzőegység, határértékkapcsoló, távadó, regisztráló egység, vagy ezek kombinációja is csatlakoztatható, például búvárszivattyú-védelem, vagy kútkarakterisztika felvétele esetén.

A szintérzékelő berendezést a rajzon nem ábrázolt, önmagában ismert stabilizált tápegység táplálja a hálózatról, vagy beépített telepekről.

A találmány szerinti berendezés ábrázolt példakénti kiviteli alakjának működése a következő:

Az 1 érzékelő-jelátalakító áramgenerátorosán táplált hídáramkörének szimmetriája atmoszférikus nyomáson nem változik, így az 1 érzékelő-jelátalakítóval 2 mérőkábelen keresztül összekötött jelerősítő 3 áramkör kimenetén csak alapjel van jelen. Amint az 1 érzékelő-jelátalakító a mérendő közegben, például folyadékban, vagy folyadékszerűen viselkedő más, például finom szemcsés anyagba merül, a folyadék szintjével egyenesen arányos hidrosztatikus nyomás hat a piezoelektromos kristályra, amelynek ohmikus ellenállása a nyomás függvényében lineárisan megváltozik, kristályszerkezetének deformálódása miatt. Az 1 érzékelő-jelátalakító hídáramkörének egyensúlya ekkor megszűnik, és az 1 érzékelő-jelátalakító szolgáltatta nyomással arányos jel a jelerősítő 3 áramkör kimenetén - a továbbfeldolgozáshoz szükséges mértékben felerősítve - megjelenik, és az a 4 kijelzőegységen leolvasható.

Tartályokban, kutakban lévő folyadékok mélységét ezzel úgy határozzuk meg, hogy a szondaként kialakított 1 érzékelő-jelátalakítót folyamatosan leengedjük a mérendő folyadékba. Amint az 1 érzékelő-jelátalakító belemerül a folyadékba, a jelerősítő 3 áramkör kimenetelével összekötött 4 kijelzőegység például centiméterben folyamatosan kijelzi a merülést mindaddig, amíg az 1 érzékelő-jelátalakító a tartály, kút stb. fenekére le nem ér. Ekkor a kijelzöegység által mutatott érték nem változik tovább.

Ha kiválasztott szinthez képest kívánjuk a mérendő folyadék szintváltozását, akkor a kijelölt szinten rögzítjük az 1 érzékelő-jelátalakítót, és a potencióméterként kialakított 5 alapszintállító elemmel beállítjuk az 1 érzékelő-jelátalakító hídáramkörének szimmetriáját, amivel a 4 kijelzőegységet nullázzuk. Ha a mérendő közeg szintje az 1 érzékelő-jelátalakító felett emelkedik, akkor, a 4 kijelzőegység csak a kijelölt szint feletti folyadékmagasságot jelzi folyamatosan.

A mérendő közeg sűrűségét a célszerűen potencióméterként vagy fokozatkapcsolóként kialakított érzékenységállító 6 elemmel kell a mérés előtt beállítani.

A találmány szerinti berendezéshez a következő új, előnyös hatások fűződnek:

Az 1 érzékelő-jelátalakító kis mérete és szondaszerű kialakítása lehetővé teszi alkalmazását olyan kutaknál is, amelyekben kis átmérőjű béléscsőben talpszivattyú vagy búvárszivattyú szállítóvezetéke van elhelyezve. Az érzékenységállító 6 elem bármilyen folyadék sűrűségéhez illeszti a szintérzékelő berendezést, így az univerzálisan felhasználható. A piezoelektromos nyomásérzékelő szonda 1 érzékelő-jelátalakítóként való alkalmazása legalább egy nagyságrenddel nagyobb méréstartományt és folyamatos érzékelést tesz lehetővé. Kísérleteink, illetve számításaink szerint a méréstartomány 1 cn-től 1000 m-ig terjedhet. Működése egyszerű és gyors, a sérülési lehetőség kicsi és kezelése nem igényel szaktudást. A nyomásérzékeny működési el v függetleníti az érzékelés pontosságát a mérendő közeg minőségétől, szennyezettségétől. A telepes üzemmód és a hordozható kivitel helytől független használatot biztosít.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Szintérzékelő berendezés, előnyösen folyadékokhoz, amelynek érzékelő-jelátalakítója, ahhoz csatlakozó jelerősitő áramköre, tápegysége és adott esetben kijelző egysége van, azzal jellemezve, hogy az érzékelő-jelátalakító (1) mérendő közeg szintjére jellemző, illetve azzal arányosan változó nyomást villamos jellé feldolgozó piezoelektromos nyomásérzékelő szondaként (8) van kialakítva, amely a szintérzékelő berendezéssel többerű mérőkábellel (2) összekötött hídáramkör (10) részét képezi ismert módon, és a szonda (8) a hídáramkörrel (10) korrózióálló hengeres fémházban (9) van elhelyezve, és a fémház (9) a szonda (8) mérendő közeggel ellentétes oldalán tömítőanyaggal (11) van kiöntve.
2. 2. az 1. igénypont szerinti szintérzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomásérzékelő szonda (8) 100 mm hosszú és 15 mm átmérőjű acél fémház (9) egyik végében van elhelyezve, melynek többi része szilikonkaucsuk tömítőanyaggal (11) van kiöntve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti szintérzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomásérzékelő szonda (8) 100 mm hosszú és 75 mm átmérőjű acél

   187 582 fémház (9) belsejében van helytállóan rögzítve, amelynek mérőkábel (2) felöli része szilikonkaucsuk tömítőanyaggal (11) van kiöntve, míg ellentétes oldalán a mérendő közeg szintjére jellemző nyomást a szondához (8) továbbító folyadékot tartalmazó kamra (12) van kialakítva, amely a fémházon (9) rögzített gumimembránnal (13) van a mérendő közegtől elválasztva.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti szintérzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő-jelátalakítóhoz (1) alapszintállító elem (5) csatlakozik.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti szintérzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelerősítő áramkörhöz (3) érzékenységállító elem (6) csatlakozik.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti szintérzékelő berendezés, azzal jellemezve, hogy a tápegység telepes és/vagy hálózati táplálásra alkalmas módon van kialakítva.