HU189801B - Device and method for measuring level of liquid - Google Patents

Description

Λ találmány tárgya berendezés és eljárás folyadékszint mérésére, amely elsősorban, de nem kizárólagosan villamosán vezető folyadékok és különösen tej szintmagasságának mérésére szolgál. Ennek megfelelően alkalmazási területe mindenek előtt a villamosán vezető folyadékokat öleli fel.

Folyadékszint mérésére mindezidáig számos mechanikai felépítésű passzív elrendezést dolgoztak ki és alkalmaztak. Ezek egy része kapacítancia, vagy vezetőképesség mérésre vonatkozik, másik részük többszörös elektródelrendezést alkalmaz, de ismeretesek ultrahang visszaverődésének és rezonanciajelenségek érzékelésén alapuló vizsgálati módszerek is.

Számos folyadék esetében, és különösen vonatkozik ez a tejre, igen fontos, hogy a szint mérését pontosan és viszonylag kis teljesítményfelvétel mellett, előnyösen tartályon belül végezhessük el. Így például a 3 349 617 sz. USA szabadalmi leírás olyan berendezést ismertet, amely alkalmas tartályban vagy kamrában elhelyezett tej szintjének mérésére és átfolyásmérés elvére épül.

A tej szintjének mérésére és ezzel egyidejű mintavételre gyakran van szükség különösen a tejipar üzemeiben, a tejfeldolgozás műveletei során.

Az ismert eljárások és berendezések, amelyeket ismereteink szerint eddig használatba vettek vagy ismertettek, nem nyújtanak lehetőséget kielégítő pontosságú, ismételhető és megbízható mérések elvégzésére folyadékszint és különösen tej szintjének megállapításához.

A kapacítancia vizsgálatára kialakított elrendezések alapvető hiányossága a higiénés és tisztíthat ósági feltételek nehéz betarthatósága, mivel a szennyeződés felhalmozódik, vagy felgyülemlik a mérést végző dielektromos elemeken, mennyiségének emelkedése növekvő mérési hibát okoz és ennek veszélye az alkalmazás gyakoriságával együtt növekszik. Bár korlátozott pontosságú mérésekhez jól alkalmazhatóak a relatív konduktanciát mérő elrendezések, ezek alkalmazása során azonban a folyadék vezetőképességének változásai komoly problémát okozhatnak. Ilyen változás különösen a tej esetében gyakran előfordul.

Számos folyadék vizsgálatában jó eredményeket lehet elérni például a 3 755 804 sz. USA szabadalmi leírás szerint több elektróddal kialakított elrendezésekkel, de ezeket szerves anyagokat tartalmazó folyadék, különösen tej méréséhez használva nehezen követhető hibákkal kell számolni, mivel az elektródokat nehéz tisztán tartani.

Az ultrahangos visszaverődése és a rezonanciaüreges módszerek alkalmatlannak bizonyultak folyadékszint feldolgozóipari szükségletekre történő mérésére, mivel teljesítményigényük nagy, és méreteik is általában túllépik az elfogadható értékeket. Ez különösen lényeges hátrány a tejiparban, a kis tejfeldolgozó üzemekben és hasonló egységekben, hiszen ott a kiadásokat, a teljesítményfelvételt, a mozgatandó mérési elrendezés méreteit és összetevőinek számát csökkenti, illetve alacsonyan kell tartani.

A jelen találmány feladata olyan berendezés és eljárás kidolgozása, amellyel folyadékszint mérése válik lehetővé és a fenti hátrányok elkerülhetők. Célja továbbá olyan berendezés és eljárás kidolgozása, amellyel hatékony és gyorsan végrehajtható mérés válik lehetővé folyadékok esetében.

A találmány elé kitűzött célt olyan berendezés segítségével érjük el, amelynek folyadékszint mérésére egymástól elválasztott első elektródja és második elektródja, legalább egy elnyújtott tekercse van, ahol az első és második elektród valamint a tekercs legalább részben villamosán vezető folyadékba vanrak merítve, továbbá váltakozóáramot az első és második elektród között a villamosán vezető folyadékon áthajtó és így legalább az első elektród környezetében elektronmágneses teret létrehozó eszközt tartalmaz, továbbá az elnyújtott tekercs az eíektronmágneses tér hatókörében van elrendezve és annak hatására benne áram képződik, valamint az elektromágneses teret a villamosán vezető folyadék lényegében lineáris függvényévé átalakító eszközzel van ellátva.

A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alakjaiban célszerűnek bizonyult egy vagy több longitudinálisán elrendezett menettel kialakítani a tekercset, a tekercset a második elektródot alkotó házban elrendezni, és az elektródot valamint a tekercset feszültségátalakítóként összekapcsolni.

Ugyancsak a kitűzött cél elérésére eljárást is kidolgoztunk, amelynek során a találmány szerint első és második elektródot és egy elnyújtott tekercset villamosán vezető folyadékba merítünk, a villamosán vezető folyadékon keresztül váltakozóáramot engedünk át az első elektród és a második elektród között, ezzel az első elektród körül elektronmágneses teret hozunk létre, az elektromágneses teret a tekerccsel hozzuk kölcsönhatásba és így a villamosán vezető folyadék meghatározott, lényegében lineáris függvényét hozzuk létre.

A találmányt a továbbiakban példakénti foganatosítási mód, illetve kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesen és ennek során hivatkozunk a csatolt rajzra. A rajzon az

Lábra a találmány szerinti mérőberendezést tartalmazó folyadéktartály keresztmetszete, a

2. ábra a találmány szerinti berendezésnek az 1.

ábra szerinti A-A vonalak mentén vett keresztmetszete, a

3. ábra a találmány szerinti berendezésben alkalmazott tekercs oldalnézete egy előnyös kiviteli alak esetében, a

4. ábra az elektródokat és a tekercset tartalmazó, a találmány szerinti berendezés feszültségátalakító egységét képező részének oldalnézete, mijg az

5. ábra vázlatos folyamatábra a találmány szerinti eljárás foganatosításáról.

A csatolt rajzra hivatkozással ismertetett kiviteli alakok és foganatosítási módok csak példaként szerepelnek, mivel olyan folyadékok mérésére vonatkoznak, amelyek mintaméréshez kialakított tartályban helyezkednek el. Különös jelentőségű alkalmazási lehetősége miatt elsősorban a tejet említjük, mint olyan folyadékot, melynek szintje a találmány szerint javasolt berendezéssel és eljárással hatékonyan mérhető, de a találmány szerinti megoldás igen jól alkalmazható más folyadékok esetében is, és a folyadéknak nem feltétlenül kell különleges tartályban elhelyezkednie.

A találmány szerinti mérőberendezést tartályban, például kannában levő tej szintjének mérésére hasznosítjuk. A tartályhoz megfelelő átfolyásmérő egység vagy más olyan elrendezés tartozik, amellyel a tej ellenőrzött módon bevezethető. A találmány szerinti berenaezés különösen előnyös akkor, ha a tartályban levő tejből ellenőrző vizsgálatok elvégzésére minta vétele is kívánatos. Ezt számos országban

189 801 megkívánják, mint például Üj-Zélandon, az ÉszakAmerikai Egyesült Államokban, vagy Európa több országában. Példaként említhetjük, hogy a találmány szerinti berendezés és a 3 349 617 sz. USA szabadalmi leírásban ismertetett tejátfolyásmérő együttes működtetése igen jó eredményeket hozott.

A találmány szerinti mérőberendezés előnyösen megnyúlt kamraként kialakított 1 tartályban van elhelyezve, amelyet célszerűen alkalmas szigetelőanyagból, például műanyagból készítenek. Az 1 tartály alsó szintje általában zárt és hosszúkás törzséhez olyan egységek csatlakoztathatók, amelyekkel a tej ellenőrzött mennyiségének bevezetése és elvezetése biztosított.

Az 1 tartályban (1. ábra) legalább két egymástól térben elválasztott hosszúkás elektród van. A bemutatott kiviteli alakban az 1 tartályba 2 első és 3 második elektród nyúlik be, célszerűen annak teljes hoszszát felölelve. Az 1. ábrán látható formában a 2 első és a 3 második elektród egymással teljes mértékben párhuzamos, de a párhuzamosság nem követelménye a mérésnek. A 2 első elektród, a 3 második elektródhoz rendelt, a továbbiakban ismertetendő 4 tekercs valamint a 3 második elektród együttesen célszerűen 8 feszültségátalakítő egységet alkotnak. A 8 feszültségátalakító egységet felső és alsó végén 8a záróelem zárja le, amellyel a 2 első és a 3 második elektród egymáshoz viszonyított helyzete jól tartható és biztosítható.

A 2 első és a 3 második elektródot célszerűen olyan anyagból készítjük, amely a tejipar igényeit figyelembevéve a higiénés követelményeknek is megfelel. Ilyen lehet például a rozsdamentes acél. Ez különösen alkalmas a tejben végzendő mérésekhez. A rozsdamentes acélból készült elektródok alkalmasak a megfelelő tisztasági követelmények betartására, mivel könnyen és jól tisztíthatók, fertőzésre nem érzékenyek. Ez természetesen rendkívül lényeges és nagyon előnyös abban az esetben, amikor a berendezést tej mérésére kell felhasználni, például mezőgazdasági üzemekben, fejőberendezésekkel együttműködve, vagy a tej feldolgozása során.

A 2 első elektród célszerűen csőszerű vagy rúdszerű kialakítású, mint ez az 1, ábrán látszik. Az ettől térben elválasztott 3 második elektród tetszőleges alakú és elrendezésű lehet, de a legjobb eredményeket a tapasztalat szerint a megnyúlt csőszerű alak biztosítja, amelyet a lényegében négyzetes keresztmetszet jellemez. Természetesen az adott feltételek mellett más keresztmetszet és alak is célszerű lehet.

A 3 második elektród a találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjában csőszerű négyzetes üreges testként van kialakítva és közepében helyezkedik el a megnyúlt formájú 4 tekercs.

A találmány értelmében a 4 tekercset úgy kell elhelyezni, hogy a 3 második elektródtól elválasztottan helyezkedjen el. Legcélszerűbbnek az elektród belsejében való elhelyezés bizonyult. A két egység között nem feltétlenül szükséges azonban ilyen mechanikai kapcsolatot teremteni. A bemutatott megoldást mind gyártási, mind pedig működtetési szempontból előnyösnek találtuk, de az is kitűnt, hogy a 4 tekercs a2 1 tartályon belül bárhol elhelyezhető, ha a 2 első elektród közelébe kerül, mégpedig olyan mértékben, hogy a 2 első elektród körül kialakult megfelelő mágneses tér érzékelésére és annak hatására feszültség índukálására képes legyen. Ezt a továbbiakban még ismertetjük.

Bár a jelen kiviteli alakot azzal jellemeztük, hogy t 4 tekercs a 3 második elektródon belül van, de ki >.ell emelni, hogy a 4 tekercs a 2 első és a 3 másodig elektródtól elválasztva minden olyan alkalmas módon és helyzetben kialakítható, amikor a 4 tekercs a 2 első elektród szomszédságában van, és alakjánál, helyzeténél és elhelyezkedésénél fogva képes arra, hogy a 2 első elektród körül gerjesztett elektromágneses teret érzékelje, ennek hatására feszültséget indukáljon.

A találmány szerinti berendezés itt ismertetett kiviteli alakjában a 4 tekercs megnyúlt hosszúkás alakú testként van kiképezve, amely legalább egy, de szükség szerint sok 5 longitudinális menetet tartalmaz. A kísérletek során kitűnt, hogy az egy vagy több 5 longitudinális menettel kialakított 4 tekercs képes az elektromágneses tér különösen hatékony érzékelésére és érzékeny módon tud feszültséget indukálni, amely a folyadéknak a szintjétől lineáris módon függ, mégpedig a 2 első elektród, a 3 második elektród és a 4 tekercs helyzetétől függetlenül.

A jelen találmány szerinti berendezés 4 tekercsébe tetszőleges számú 5 longitudinális menet építhető be. A részleteket a 2. és a 3. ábra mutatja. A találmány szerinti berendezésben a 4 tekercs az 5 longitudinális menetek nagy számával van kialakítva, ahol a menetek 6 csévetesten vannak elrendezve. A 6 csévetest lényegében „H alakú, és a tekercsek a 6 csévetest 7 szárától vannak felcsévélve. Ily módon acsévetest körül nagyszámú 5 longitudinális menet hozható létre, amelyek a megnyújtott alakú 4 tekercset (2. és 3. ábra) hozzák létre.

A 4 tekercs kialakítása célszerűen olyan, hogy kényelmesen elhelyezhető a 3 második elektród hosszú üreges testében, és a 3 második elektródot úgy alakítjuk ki, hogy megfelelő tömítő és lezáró egységek, illetve alkatrészek és a 8a záróelemek alkalmazásával hermetikusan és vízzáró módon lezárt legyen, és így a 2 első és a 3 második elektródot, valamint a 4 tekercset 8 feszültségátalakítóvá képezzük ki. Az 1. és a 3. ábrából jól látható, hogy a 3 második elektród belsejében elrendezett 4 tekercs az 1 tartályban lényegesen függőleges helyzetet foglal el.

A 2 első elektród 2a felső oldalával a 8a záróelemen át van vezetve és így váltakozóáramú feszültségforrásra csatlakoztatható. A 8a záróelem például műanyagból vagy más szigetelőanyagból készülhet, és ebbe az elektródok végei jól besüllyeszthetők. A végek lezárásnak módját a 4. ábra mutatja.

A felhasználás során a 8 feszültségátalakítóhoz és a 2 első elektródhoz olyan ismert egységeket csatlakoztatunk, amelyek lehetővé teszik váltakozóáram átvezetését a 2 első elektródon. A váltakozó áram ilyen feltételek között a villamosán vezető folyadékon, tehát tejen és a 3 második elektródon át folyik.

A váltakozóáram a 2 első elektród környékén és ahhoz viszonyítva 10 elektromágneses teret kelt. Az adott elrendezésből következik, hogy a 10 elektromágneses tér lényegében vízszintes irányú, illetve síkú. A 10 elektromágneses tér a 2 belső elektród körül alakul ki, érzékelésére az indukált feszültség alapján a 4 tekercs szolgál, majd az Így kapott jel megfelelő módon átalakítható és villamosán vezető jel szintjének lineáris függvényét adja.

A használat során a 10 elektromágneses tér által a 4 tekercsben indulált áram erőssége lényegében ará-31

189 801 nyos annak az áramúinak a hosszával, amelynek egyik végpontja a 4 tekercs felső része, mig a másik a 4 tekercsnek a folyadékba merülő részét felező pont. A találmány jelen formájában ez a 4 tekercs az 1 tartályt kitöltő 11 villamosán vezető folyadékba, például tejbe nyúlik. Természetesen, mint már említettük, a találmány alkalmazható más folyadékok esetében Is, amelyeknek nem feltétlenül kell tartályban elhelyezkedniük. Alkalmazási lehetőségként említhető például folyók, kikötők vízszintjének mérése.

A 4 tekercs 5 longitudinális meneteinek elrendezése a találmány szerinti berendezésben különösen előnyös a rajz szerinti módon, mivel ilyenkor az 5 longitudinális menetek között olyan térköz vagy rés marad, amelyen a 10 elektromágneses tér át tud hatolni, a 4 tekercsre hatást tud gyakorolni és így érzékelése jól biztosított.

Ezzel az elrendezéssel hatékony módon lehet olyan elektromágneses teret előállítani, amelynek intenzitása jól követhető és könnyen átalakítható az elektromágneses tér lineáris függvényévé. A csatolt rajzból is látszik, hogy az 5 longitudinális menetek közötti rés vagy térköz hossztengelye — amit a csévetest 7 szárának alakja határoz meg — lényegében derékszögben helyezkedik el a 10 elektromágneses tér képes arra, hogy áthatoljon a térközön vagy a résen. Az áthatolásnak a 2. ábra szerinti 9 nyíl iránya felel meg.

összehasonlítva az előzőekkel, ha a longitudinális menetek oldaí vagy keresztirányban vannak elrendezve a csévetesten, az említett rés vagy térköz nem alakul ki az elektromágneses tér részére. Ez csökkenti a tekercs hatékonyságát, megnehezíti az elektromágneses tér érzékelését és az indukció lehetséges kialakulását.

A találmány szerinti berendezés itt bemutatott kiviteli alakjaiban a 2 első és a 3 második elektród (valamint a 3 második elektródban elhelyezett 4 tekercs) lényegében koaxiális vagy egymással párhuzamos elrendezésű. Ez az elrendezés előnyös, de nem szükségszerű. Előnyös az is, ha az első elektród és β megnyúlt 4 tekercs tengelyei egymásra lényegében merőlegesek, így ha a 2 első elektródon lefelé folyó váltakozóáram hossztengelye merőleges az 5 longitudinális meneteknek a 4 tekercsen meghatározható hossztengelyére, akkor további elektromágneses tér alakulhat ki, amely lerontja a találmány szerinti berendezés működését.

A találmány működésében fontos, hogy ha a folyadék — tej - konduktivitása térfogatában lényegében azonos, a tartályon vagy a kamrán belül lényegében egyenletes áramátfolyás alakul ki.

Abból a célból, hogy a működési feltételeket nagyjából azonosan biztosítsuk, á 6 csévetest és a szár méreteit a megfelelő 5 longitudinális menetekkel együtt egyenletesre kell választani. Az egyenletes méretezés lehetővé teszi, hogy az indukált elektromágneses erőhatásokat hatékonyan használjuk fel, mivel az a tartályon belüli folyadék szintjének lineáris függvénye. Ha a 6 csévetest alakja vagy méretei változnak, ennek hatása az elektronikus számítógépekkel végzett számításokban figyelembe vehető. Kívánatos azonban, hogy a csévetestek lényegében egységes méretűek legyenek, mert ez pontos leolvasást tesz lehetővé, hiszen az indukált elektromágneses erő csak a tartályban levő tej folyadékszintjének lineáris függvénye lesz. A jelen találmány eddig ismertetett kiviteli alakjában, ahol a 2 első és a 3 második elektród rozsdamentes acélból készül, míg a villamosán vezető folyadék tej, a működési frekvenciát úgy kell megválasztani, hogy az megfeleljen a tej és a rozsdamentes acél által teremtett körülményeknek, vagyis az anyagok ne legyenek gátjai az elektromágneses tér továbbterjedésének.

Az ilyen célból elvégzett vizsgálatok tanúsága szerint a legelőnyösebb a 3 ... 30 kHz frekvenciatartomány.

A következőkben az 1 tartályban elhelyezkedő folyadék szintjének megállapítására szolgáló mérési eljárással foglalkozunk.

A mérőberendezés az 1 tartállyal működik együtt, amelyhez például a 3 349 617 sz. USA szabadalmi leírásból megismerhető átfolyásmérő tartozik. A 2 első és a 3 második elektród az 1 tartályon belül ’egalább részben az 1 tartályt kitöltő 11 villamosán vezető folyadékba, például tejbe merül. A 2 első és a 3 második elektród egymás mellett, egymástól kis távolságra vannak elhelyezve, a 8a záróelem biztosítja helyzetüket és azt, hogy a 4 tekerccsel együtt 8 feszültségátalakítót alkothassanak. A 2 első elektród célszerűen hosszú rúd vagy cső, míg a 3 második elektród hosszú, belül üreges cső, és mindkettő előnyösen rozsdamentes acélból áll. A 3 második elektródon belül van a 4 tekercs elrendezve. A 4 tekercs 5 longitudinális meneteket tartalmaz, amelyek 6 csévetesten vannak elhelyezve. A 6 csévetest az 5 longitudinális menetekkel együtt a 3 második elektród belsejében van elhelyezve és lezárva. Az 5 longitudinális tekercsek hossztengelye lényegében függőleges irányú a használat során. Ugyanígy célszerű például a 2 első és a 3 második elektródot lényegében függőleges tengely mentén kialakítani.

A szintmérést elektronikus elrendezés végzi (5. ábra). Ebben 35 feszültségszabályozóhoz kapcsolt 18 mikroprocesszor órajeleket állít elő, amelyek megfelelő 33 osztóegység után nagy 0 jóságú 30 felületáteresztő szűrőbe és onnan állandó értékű 31 áramforrásba juttathatók. A 3 második elektródba 31 áramforrásból váltakozóáram kerül, amely átfolyik a tejen (ez a villamosán vezető folyadék), majd a 2 első elektródba kerül. A váltakozóáram áthaladása 10 elektromágneses tért hoz létre a 2 első elektród körül (1. ábra). A 10 elektromágneses tért a 4 tekercs érzékeli és ennek hatására benne feszültség indukálódik.

A 4 tekercsben indukálódott elektromágneses erőnek megfelelő villamos jel 32 előerősítőt, nagynyereségű 13 aluláteresztő szűrőt, 14 négycsatomás sokszorozót, 15 felüláteresztő szűrőt, 16 nagypontosságú egyenirányítót és hatcsatornás 17 A/D átalakítót tartalmazó soros kapcsoláson keresztül jut a 18 mikroprocesszorra. Ezeket a jeleket megfelelő arány mérésére használjuk.

A 16 nagypontosságú egyenirányító alapjele felhasználható az 1 tartályban levő folyadék magasságának méréséhez. Ez a jel lineárisan követi a folyadék szintjét.

A megfelelő cím-, illetve adatbuszokkal csatlakozó 18 mikroprocesszor például 8-bites mikroszámítógép, amely alkalmas analóg jelek vezérlésére és 26 meghajtón keresztül például folyadékkristályos 34 kijelzőre van vezetve az eredmény közlésére. Itt 27 valós idejű óra szolgál arra, hogy a működésben nem tartott egységek tápellátását megszüntessük, az információk számítását vezéreljük, és szükség esetén

189 »31 automatikus lekapcsolást alkalmazzunk. Így például elérhető, hogy a berendezés célszerűen 20 perces állás után önmagától kikapcsolódik.

A cfmbusz alsó nyolc bitjét 24 címtároló dekódolja. Megfelelő tárolótechnika alkalmas 21 RAM, 22 EPROM, 23 EEPROM, a 14 négycsatornás sokszorozó és a 26 meghajtó dekódolására.

Az analóg és digitális jelek átalakítása az egyoszlopos hatcsatornás 8 . . . 10-bites 17 A/D átalakító feladata. A 18 mikroprocesszor biztosítja a címzési, -a időzítési, számítási és aritmetikai műveletek elvégzését, amire szükség van az analóg és digitális jelek közötti áttérés biztosítására. Megfelelő software alkalmazható a digitalizált jelek átalakítására, aminek alapján, ismerve az 1 tartály méreteit, a tej mennyisége vagy más jellemző mértékegysége megadható. A hozzáférhető adatoktól függően más adatokat is meg lehet állapítani, mint például a vezetőképességet, az átfolyási intenzitást,és követhető a folyadék mozgása. Erre a célra megfelelő software alakítható ki, amelyhez a 23 EEPROM elem biztosítja a skálatényezők számítását és raktározását.

Azokat az eszközöket, amelyek révén az elektromágneses erő átalakítható például lineáris függvénnyé és leolvasható példaképpen ismertetjük. Nyilvánvaló, hogy bármilyen más alkalmas eszközzel is el lehet érni az elektromágneses tér levolvasását és átalakítását lineáris függvénnyé.

A találmány szerinti berendezés alkalmazása során a 4 tekercsben indukált elektromágneses tér lényegében arányos annak az áramúinak a hosszával, amely a tekercs felső végétől a tekercsnek a folyadékba merülő részét megfelező pontig terjed. A találmány jelen formájában a 4 tekercs az 1 tartályban a tejbe merülve látható. Elfogadható azonban, hogy a találmány szerinti berendezés más folyadékok, nemcsak tartályban elhelyezkedő anyagok szintmérésére alkalmas. Ezzel kapcsolatban említjük a folyók, kikötők mélységének, stb. mérését.

A találmány szerinti berendezés működésének magyarázása céljából az 1. ábrára utalunk.

A berendezés érzékenységének jó közelítése érhető el akkor is, ha a végeken lezajló effektusokat figyelmen kívül hagyjuk. A fizika törvényei szerint a hosszú egyenes vezetőktől r távolságon a mágneses indukció :

B=^-10'⁷.

Ha a tekercs W szélessége r-hez viszonyítva kicsi, a 4 tekercsben az erő által indukált elektromotoros erő:

e - BANw, ahol A a tekercs keresztmetszeti területe, N a menetszám és w a szögfrekvencia.

Mivel a tekercs keresztmetszeti területe A - LW, ahol L a tekercs hossza, az indukált elektromotoros erő:

e = 11 LWNw. ΙΟ'⁷ V. r

Az elektród virtuális vezetőként fogható fel, amelynek maximális virtuális induktanciája mH (mikrohenry) egységekben:

_m_0,2.LWN r

Az indukált elektromotoros erő tehát:

e = wMI (volt egységekben).

Ha a folyadék konduktanciája változó értékű, az elektród működése módosul. Az eddigiekben leírtak ugyanis arra az esetre vonatkoznak, amikor a konduktancia a tartályon belül egyenletesen állandó értéket vesz fel. A gyakorlat is általában ennek az esetnek felel meg.

A tej esetében azonban a feldolgozás során előfordul, hogy a konduktancia csökkenő értékű, mivel a zsírtartalom növekszik. A kezdeti értéktől indulva ez a növekedés általában a 10 ... 20%-os határok között marad, de elérheti a 25%-ot is.

Az elektródban folyó I. áram hatására a tekercsben indukált elektromotoros erő a következő általános kifejezés szerint változik:

/ b / ^χσχ ^dx

- _ tk r _ U__ » ahol be megfelelő állandó, Lg az elektródok effektfv hossza, h a 0 szintet jelentőtartályfenék felett a tej szintmagassága, míg σ a tej konduktanciája x magasságban a tartály fenék Telett.

A legegyszerűbb esetben a konduktancia értéke állandó. Ilyenkor:

e = Ib(Lg — £).

Ha a konduktancia a magasság feléig, tehát egy adott h/2 értékig azonos, majd hirtelen a kezdeti értékhez viszonyítva (1 - «j-szorosára változik, és ezt az értéket a magasság másik felében végig iafcgtartja, az indukált elektromotoros erő kifejezése:

Ha « értéke kicsi, a változás figyelmen kívül hagyásával elkövetett hiba nagyjából a magasság felének α/4-szerese.

Ha a csökkenés 30%-os, a közelítő megoldás, az (1) képlet alkalmazásával 7,5%-os csökkenés adódik az elektromotoros erőre, míg a pontos érték 8,8%.

Ha a konduktancia lineárisan csökken h magasságig, mégpedig úgy, hogy a h magasságot jellemző érték (1 - <*)-szorosa a fenéken mért értéknek, az indukált elektromotoros erő kifejezése:

Ha “ kicsi, a változás figyelmen kívül hagyásával elkövetett hiba értéke hozzávetőlegesen a magasság felének “/6-szorosa. így tehát, ha a konduktancia 30%-kal csökken, a hiba a közelítő megoldás szerint 5%, amíg a pontos megoldás alapján 5,9%,

A fentiekben a találmányt csak példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertették, és nyilvánvaló, hogy szakember számos olyan módosítást éa változtatást tud végrehajtani rajtuk, amelyek a csatolt igénypontok oltalmi körébe esnek.

Claims (5)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Berendezés folyadékszint mérésére, amelynek egymástól elválasztott első elektródja és második elektródja van, amelyek legalább részben villamosán vezető folyadékba vannak merftve, azzal jellemezve, hogy legalább egy elnyújtott tekercse (4) van, amely legalább részben a villamosán vezető folyadékba (11) van merítve, továbbá váltakozóáramot az első és második elektród (2, 3) között a villamosán vezető folyadékon (11) áthajtó és így legalább az első elektród (2) környezetében elektromágneses teret (10) létrehozó áramforrást tartalmaz, továbbá az elnyújtott tekercsben (4) az elektromágneses tér (10) hatására gerjesztett áramot a villamosán vezető folyadék (11) tulajdonságai által meghatározott lineáris függvénnyé váltó átalakítóval van ellátva.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tekercs (4) egy vagy több longitudinális menetet (5) tartalmaz.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tekercs (4) elnyújtott házban van elrendezve, amely a második elektródot (3) alkotja.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tekercs (4) egy vagy több longitudinális menettel (5) van ellátva, amelyek elnyújtott csévetest (6) körül vannak elrendezve.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tekercsben (4) az elektromágneses tér (10) által gerjesztett elektromos áram arányos a tekercs (4) tetejétől a tekercs (4) folyadékba merülő hosszának miéig teijedő áramút hosszával.

5

6. Az 1-5. igénypont bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első és a második elektród (2, 3) valamint a tekercs (4) feszültségátalakítóként vannak összekapcsolva.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy tejjel

1Q kitöltött tartályban (1) van elhelyezve.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tekercs (4) longitudinális meneteinek (5) hossztengelye az első elektród (2) körül kialakult elektromágneses tér (10) síkjára merőleges.

15

9. Eljárás folyadékszint mérésére, amikor is első és második elektródot villamosán vezető folyadékba helyezünk, azzal jellemezve, hogy egy elnyújtott tekercset (4) villamosán vezető folyadékba (11) merítünk, a villamosán vezető folyadékon __ (11) keresztül váltakozóáramot engedünk át az első elektród (2) és a második elektród (3) között, ezzel az első elektród (2) körül elektromágneses teret (10) hozunk létre, az elektromágneses teret (10) a tekerccsel (4) hozzuk kölcsönhatásba és így a villamosán vezető folyadék (11) meghatározott lineáris

25 függvényét hozzuk létre.

10. A 9. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az elektromágneses térrel (10) a tekercsben (4) a tekercs (4) felső részétől a tekercs (4) villamosán vezető folyadékba (11) merülő részének felénél fekvő pontig terjedő áramút hosszával ará30 nyos áramot gerjesztünk.

5 db ábra

Riadja: Országos Találmányi Hivatal Felelős kiadó: Himer Zoltán