KR20140060350A - 충전 레벨 모니터링 - Google Patents

Abstract

수집 용기의 충전 레벨 조절을 위한 방법이 제안된다. 여기서 수집 용기는 유전 매질로 채울 수 있다. 측정용 커패시터가 있는 감시회로를 이용하여 충전 레벨을 감시하는데, 그 용량은 최소한 수집 용기의 충전 레벨 범위를 넘어서 충전 레벨에 따라 꾸준히 변화한다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 측정용 커패시터의 용량 산출, 측정용 커패시터의 성능 조사, 측정용 커패시터의 성능에 의거하여 유전 매질의 유전율 측정, 산출된 측정용 커패시터의 용량과 유전 매질의 유전율에 의거하여 수집 용기의 충전 레벨 측정, 수집 용기로부터 충전 레벨에 따른 유전 매질의 배수.

Description

충전 레벨 모니터링{FILL LEVEL MONITORING}

본 발명은 유전 매질, 특히 응축액으로 채울 수 있는 수집 용기의 충전 레벨 모니터링을 위한 방법 및 부속 수집 용기의 충전 레벨에 따라서 꾸준히 변화하는 용량을 갖고 있는 측정용 커패시터를 위한 감시회로에 관한 것이다. 그 밖에도 본 발명은 응축액 배수 밸브와 응축액 증기 트랩에 관한 것이다.

선행기술로 충전 레벨 모니터링을 위한 다양한 장치와 방법이 알려져 있다. 가스가 수증기나 압축 공기 등의 형태로 배관으로부터 감지 할 수 있을 정도의 유출 없이 증기관 또는 압력 배관에서 형성되는 응축액을 자동으로 응축액 수집 용기로 유도하는 응축액 증기 트랩은 일반적으로 충전 레벨 모니터링을 갖고 있다.

압축 공기 기술에서는 압력 배관망으로부터 응축액을 배수시키기 위해서 응축액 증기 트랩이 사용된다. 응축액은 기본적으로 공기압축기가 빨아 들이는 주변 공기의 수분으로부터 생긴다. 응축액 증기 트랩에는 여러 가지 모델이 있다. 이는 원리상으로 밸브가 열림으로써 응축액이 압축 공기 시스템으로부터 내부에 존재하는 압력에 의해서 빠져나가는 방식으로 작동한다. 기계는 밸브 조절과 에너지 공급 종류에 따라 구분된다.

부유식 증기 트랩은 그 부력에 의해 모인 응축액 속에서 들어 올려짐으로써, 밸브를 작동시키는 중공형 물체와 함께 작동한다. 이 밸브는 대부분 간접적으로 서보 제어 장치를 사용하여 응축액이 압력을 받아 밖으로 빠져 나올 수 있는 드레인 구멍을 열어준다.

그 밖에 전기로 작동되고 시간 조절 가능한 자석 밸브가 알려져 있다. 이 밸브는 조정이 가능하지만 정해져 있는 시간 간격으로 열린다. 자석 밸브는 충전 레벨에 따라서 응축액이 없는 상태에서도 열리기 때문에 배출된 압축 공기로 인해서 높은 에너지 손실이 발생하는 것이 단점이다.

이에 반하여 전자식 레벨 조절 밸브는 정량적 충전 레벨 모니터링을 가능하게 하는 전자 센서를 통해서 축적 액체량을 파악한다. 일정한 양에 도달하게 되면 밸브가 열리고, 압축 공기의 손실 없이 정확하게 이 양이 배수된다. 따라서 전자식 레벨 조절 밸브가 있는 응축액 증기 트랩은 압축 공기와 에너지 손실이 적어 특히 유리하며, 선행기술로서 자리 잡았다.

충전 레벨 파악을 위한 용량성 측정과 특히 서보 제어가 이루어지는 다이어프램 밸브와 함께 작동하는 응축액 증기 트랩이 매우 중요하다. 용량성 측정은 응축액이 유전 매질로 흘러 들어가는 경우, 충전 레벨과 함께 변하는 전기 용량에 따라 응축액 수집 용기의 충전 레벨을 측정한다. 응축액이 각각의 가동 및 주변 조건에 따라서 상이하게 오일 및/또는 오물로 오염되어 있고, 이러한 추가 성분이 상당히 용량에 영향을 미친다. 그렇기 때문에 경우에 따라서 선행기술에서 알려져 있는 충전 레벨 모니터링으로 실제 충전 레벨 높이를 분명하게 평가할 수 없다.

EP 039125081 B1에서는 예를 들어 압축 공기 시스템으로부터의 응축액 배수를 위한 장치 또는 압축 공기 시스템으로 계속적으로 연결되어 있는 응축액을 위한 수집 챔버와 수집 챔버의 배출구를 폐쇄하는 다이어프램 밸브가 있는 장치 등을 기술하고 있다. 수집 챔버에는 서로 다른 용량의 충전 레벨을 측정하고, 전자 장치를 통한 다이어프램 밸브와 제어 밸브를 조절하는 2개의 센서가 배열되어 있다. 센서는 서보 제어 밸브를 수집 챔버로부터 조절하는 제어 밸브와 전기적으로 연결되어 있는 수집 챔버 안쪽으로 수직 돌출되어 있고, 바깥쪽 말단 부분에서 폐쇄되어 있는 배관에서 수직 간격으로 서로 마주 보고 배열되어 있다.

따라서 본 발명의 과제는 실질적인 충전 레벨을 확실하게 알아내는 방법과 충전 레벨 모니터링 또는 충전 레벨 조절을 위한 회로를 제공하는 것이다.

과제는 본 발명에 의거하여 청구항 1에 있어서 수집 용기의 충전 레벨 조절을 위한 방법, 청구항 6에 있어서 수집 용기의 충전 레벨 모니터링을 위한 장치, 청구항 15에 있어서 조절된 응축액 배수 밸브 및 청구항 17에 있어서 응축액 증기 트랩을 사용하여 해결된다. 그 밖의 유리한 형태는 다음의 명세서 및 종속 청구항으로부터 알 수 있다. 그러나 기술된 형태의 개별적인 특징은 여기에 국한되어 있지 않고, 임의로 서로 결합될 수 있으며, 추가 실시예를 위하여 다른 특징들과 결합될 수 있다.

수집 용기의 충전 레벨 조절을 위한 방법이 제안된다. 여기서 수집 용기는 유전 매질로 채울 수 있다. 측정용 커패시터가 있는 감시회로를 이용하여 충전 레벨을 감시하는데, 그 용량은 최소한 수집 용기의 충전 레벨 범위를 넘어서 충전 레벨에 따라 꾸준히 변화한다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

-측정용 커패시터의 용량 산출

-측정용 커패시터의 성능 조사

-측정용 커패시터의 성능에 의거하여 유전 매질의 유전율 측정

-산출된 측정용 커패시터의 용량과 유전 매질의 유전율에 의거하여 수집 용기의 충전 레벨 측정

-정해진 충전 레벨 등에 대한 수집 용기로부터 충전 레벨에 따른 유전 매질의 배수.

제안된 방법의 장점은 더욱 정확하고 확실한 정성적 충전 레벨 조절이다. 실제 충전 레벨을 위한 간접 증거가 되어야 하는 측정된 용량은 충전 레벨 및 축적되는 유전 매질의 유전율에 따라 좌우된다. 측정된 성능으로부터 유전율을 추론해낼 수 있기 때문에 2개의 변수인 용량과 유전율을 측정함으로써 명백하고 정확한 충전 레벨 산출이 가능하다는 사실이 제시되었다. 가능한 여러 가지 조성으로 인해서 유전 매질의 서로 다른 유전율이 주어지기 때문에 유전 매질의 조성이 확정되어 있는 경우, 정확한 실제 충전 레벨에 상응하는 충전 레벨 표시를 제공한다. 본 발명에 의거한 성능 측정을 사용하여 유전 매질의 조성에 대한 귀납적 추론이 가능하기 때문에 용량과 충전 레벨 사이의 배열이 이에 상응하여 수정되거나 재구성될 수 있다. 나아가 용량과 성능 측정에 근거하여 개연성을 체크 할 수 있으며, 이는 방법의 확실성을 높인다. 그래서 1개 혹은 양 측정 기계의 정해진 수치가 초과하거나 미달하는 것은 기능 장애나 전자기장 교란을 의미할 수 있다.

본 발명에 의거하여 유전 매질은 수집 용기를 채울 수 있는 임의의 응집 상태를 갖는 임의의 물질일 수 있다. 특히 주요 구성 요소로서 물을 함유한 응축액이 다루어진다. 첨가물은 오일 및/또는 단단한 입자(예: 금속 입자)이다.

본 발명에서 성능은 진동 가능한 시스템, 예를 들어 측정용 커패시터나 감시회로의 감쇠를 위한 척도이다. 성능은 일반적으로 진동 가능한 시스템에서 전환된 손실 에너지에 비례하여 에너지가 어느 정도로 저장될 수 있는가를 의미한다.

한가지 실시예로 측정용 커패시터의 성능은 감시회로의 회로 성능 변화 전후에 대한 감시회로의 출력 전압 차이를 측정함으로써 산출한다. 특히 측정용 커패시터는 SC 부품에 연결되어 있다. SC 부품은 실시예에서 측정용 커패시터 외에 최소한 단극 스위치를 포함하고 있는데, 이 단극 스위치는 측정용 커패시터를 입력 전압 및 출력과 교대로 연결시킨다. 또한 SC 부품을 형성하기 위해서는 2개 또는 여러 개의 스위치를 마련할 수 있다. SC 부품의 기본 원리는 커패시터가 입력 전압과 출력 사이에서 교대로 작동된다는 것이다.

스위치드 커패시터 부품은 (SC 부품) 일반적으로 아날로그 필터 회로에서 사용된다. 이러한 구성으로 인해서 일정한 기본 조건의 준수 하는 경우, 한계 주파수가 SC 부품을 위한 신호 주파수에만 좌우되는 필터를 설치할 수 있다. 센서에서의 SC 부품 사용은 지금까지 알려져 있지 않다.

가상 등가 저항이 사용된 커패시터와 이용된 변환 주파수에 따라 SC 부품이 좌우된다는 사실을 제시할 수 있다. 따라서 사용된 커패시터의 용량은 등가 저항 및 가해진 변환 주파수로 계산할 수 있기 때문에, 이러한 방법으로 미상의 센서 커패시터의 순수 용량을 측정할 수 있다.

본 발명에서 입력 전압은 SC 부품에 주어지는 전류 또는 전압 소스 측의 전압이라고 이해할 수 있다. 이는 반드시 회로 공급 전압일 필요는 없다. 오히려 변형된 형태에서는 최소한 SC 부품에 다양한 저항이 작동된다고 정해져 있다. 특히 스위치 단말에 입력 전압이 주어져 있다.

본 발명의 의미에서 SC 부품의 출력은 SC 부품 또는 스위치의 연결부이며, 입력 전압에 대립되어 있다. 커패시터는 공동 스위치 중앙 연결부 등에 연결되어 있다.

하나의 실시예에서 동작점 또는 회로 성능의 변경을 위하여 각각 최소한의 옴저항이 특히 SC 부품의 변환 모듈 쪽으로 연속적으로 상승된다고 본다. 저항은 형성 시 연결되어 있거나 저항의 바이패스가 중단된다. 그 밖의 실시예에 있어서는 특히 전위차계를 조절함으로써 저항 수치가 변한다고 규정되어 있다. 선호 실시예에 있어서는 SC 부품에 가변적이거나 전환할 수 있는 저항이 작동된다고 규정되어 있다. 저항을 변경시킴으로써 감시회로의 동작점이 변하게 된다.

오직 물리적으로 이상적인 부품만 회로에 포함된다면 변환 주파수의 플러스 및 일시 정지의 조정이나 추가적인 저항 삽입을 통한 동작점의 이동은 전혀 영향을 미치지 않을 수도 있다. 사실상 실제 부품에 대한 센서 커패시터의 성능과 상호관계가 허용되는 회로의 특성에 중요하고 재생 가능한 변화가 제시된다. 오차는 오로지 플러스 또는 마이너스가 아니며, 그 실질적인 방향은 회로 동작점 조절 방식에 따라 좌우된다. 특히 "위치가 바뀐 동작점에서 산출된 용량"에 대한 "명목 용량"의 차이가 평가된다. 이러한 오차는 특성 다이어그램 등으로 제시할 수 있다. 마이크로 컨트롤러는 이러한 특성 다이어그램에서 해당 일치를 발견할 수 있으며, 특히 감시회로 또는 커패시터의 성능과 관련하여 평가 할 수 있다. 또한 커패시터 성능이 수집 용기에서의 유전 매질의 유전율과 관련이 있기 때문에 유전 매질의 유전율을 추론할 수 있다.

본 발명에서 유전 매질의 충전 레벨에 좌우되는 배수는 폭 넓게 해석할 수 있으며, 산출된 충전 레벨에 따른 배수의 기간, 양, 시점 및/또는 빈도 등을 포함한다.

하나의 실시예에 있어서 수집 용기에 정해져 있는 충전 레벨을 초과하는 경우, 수집 용기로부터 유전 매질이 배수되는 것으로 규정되어 있다.

예를 들어 충전 레벨이 정해진 수치를 초과하는 경우, 배수 밸브가 열린다. 그 밖에 실시예에서는 충전 레벨이 일정한 수치에 미치지 못하는 경우, 배수 밸브가 닫힌다고 정해져 있다. 그 밖의 선호 실시예에 있어서 배수 밸브에 의해서 부피 흐름을 정하는 배수 밸브의 열림 정도는 산출된 충전 레벨에 따라 정해진다. 예를 들어 충전 레벨이 정해진 최대값에 도달한 경우 배수 밸브가 최대로 열려 있으며, 충전 레벨이 정해진 최소값에 도달하는 경우 닫혀 있다.

그 밖에도 수집 용기의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로가 제안된다. 여기서 수집 용기는 유전 매질로 채울 수 있다. 감시회로는 최소 하나의 수집 용기를 포함하며, 충전 레벨에 따라 꾸준히 변화하는 용량을 갖고 있는 측정용 커패시터를 갖고 있다. 감시회로는 측정용 커패시터의 용량과 측정용 커패시터의 성능을 산출할 수 있도록 설치되어 있다. 여기서 측정용 커패시터의 성능에 의거하여 유전 매질의 유전율을 추론할 수 있으며, 산출된 측정용 커패시터의 용량과 산출된 유전 매질의 유전율에 따라 수집 용기의 충전 레벨을 산출할 수 있다. 측정용 커패시터의 용량은 한편으로는 수집 용기의 충전 레벨에 따라서, 그리고 다른 한편으로는 수집 용기에 축적된 유전 매질의 유전 매질적 특성에 따라서 변화한다. 유전율은 측정용 커패시터의 성능으로부터 산출할 수 있으며, 이를 통해 충전 레벨을 정확하게 측정할 수 있다. 이러한 이유에서 본 발명에 의거하여 얻어진 데이터로부터 유전 매질의 상이한 조성에 대한 충전 레벨을 정확하게 산출하기 위해서 커패시터의 용량과 유전 매질의 유전율을 산출할 것을 제안하고 있다. 따라서 제안된 충전 레벨 모니터링은 수집 용기에 있는 유전 매질의 조성과 무관하다. 예를 들어, 상이한 오일량을 갖고 있는 수분이 많은 응축액이 다루어진다. 또한 응축액은 오염 물질로서 금속 고체 입자를 갖고 있을 수 있다.

감시회로는 특히 우선적으로 SC 부품을 갖고 있는데, 그 위에서는 최소한 충전 레벨과 유전 매질의 유전율에 따라서 전압이 떨어진다. 그 밖에 동작점 변경을 위한 수단이 마련되어 있는데, 특히 SC 부품에 선호되는 가변 저항이나 변환 가능한 저항이다. 가변 저항은 전위차계, 특히 전자식 전위차계이다.

하나의 실시예에 있어서 첫 번째 가동 상태와 두 번째 가동 상태 사이에서 감시회로를 작동시킬 수 있다고 규정되어 있다. 여기서 첫 번째 가동 상태에서는 측정용 커패시터의 용량을, 두 번째 가동 상태에서는 측정용 커패시터의 성능을 산출할 수 있다. 특히 선호되는 실시예에서는 회로가 작동하는 동작점을 통해서 가동 상태가 정해진다고 규정되어 있다. 특히 가동 상태 중 최소한 저항 스위치를 연결하거나 차단시키거나 감시회로에서 저항을 변경시킴으로써 작동된다.

가동 상태 중 변환 가능성은 2개의 서로 다른 측정 과제에 있어서 적어도 감시회로의 부분적인 구성 요소를 사용할 수 있도록 한다. 감시회로의 가변적인 동작점을 갖는 형태에 있어서 특히 SC 부품에 선호되는 저항의 변경을 통해서 비용 절감을 하면서 동시에 대규모 집적 회로에 도달하게 된다.

선호된 실시예에 있어서 특히 감시회로가 적분기로서 연결되어 있는 연산 증폭기를 갖고 있다. 우선적으로 연산 증폭기의 인버터 입력을 갖는 SC 부품의 출력이 선호되어 연결되어 있다.

제안된 감시회로의 장점은 아주 민감하다는 점이다. 각각 사용된 부품의 치수 기입에 따라서 몇몇 팸토 패럿 범위에서의 측정용 커패시터 용량의 변화를 파악할 수 있다.

특히 선호된 실시예에서는 측정용 커패시터의 측정용 커패시터 전극이 부분적으로 수집 용기에 의해서, 즉 유전 매질을 수용하는 용기 자체에 의해서 제공되어 있다고 규정되어 있다.

예를 들어 유전 매질을 담는데 사용되는 수집 용기에 의해 정해진 구역 내에 측정용 커패시터의 첫 번째 커패시터 전극이 배열되어 있는데, 그 중심 등에 배열되어 있다. 그리고 두 번째 커패시터 전극은 특히 금속으로 이루어진 수집 용기에 의해서 정해진다. 측정용 커패시터는 우선적으로 커패시터 전극 사이에 액체 상태로 존재하는 유전 매질에 미치는 유의한 모세관 효과를 방지할 수 있게 전극의 간격을 두는 방식으로 설치되어 있다. 간격은 예상 유전 매질을 고려하여 나누어져 있다. 특히 커패시터 전극은 약 1 cm 이상의 간격, 특히 우선적으로는 약 5 cm 이상의 간격을 갖고 있다.

"약"이라는 개념은 기술 분야에서 일반적으로 간주되는 허용 오차 범위를 묘사한다. 특히 "약"은 ±10%, 우선적으로는 ±5%의 허용 오차를 나타낸다.

그 밖의 실시예에 있어서는 수집 용기가 내부 및/또는 외부에 두 번째 커패시터 전극을 형성하는 금속 코팅을 갖고 있다고 규정되어 있다. 또 다른 실시예에 있어서는 수집 용기가 금속을 포함하고 있거나 금속으로 형성되어 있다.

변형된 형태로는 감시회로가 다음의 구조를 갖고 있다고 규정되어 있다: 스위치가 공동의 중앙 연결부를 (COM-연결부) 사용하여 측정용 커패시터의 전극과 연결되어 있다. 첫 번째 작동 가능한 연결부는 가변 저항, 예를 들어 전위차계와 연결되어 있다. 두 번째 작동 가능한 연결부는 마이크로 컨트롤러의 AD 입력과 연결되어 있다. 전위차계를 조절함으로써 감시회로의 동작점이 변화한다. 특히 감시회로는 전위차계가 낮은 저항인 경우 첫 번째 가동 상태에 놓여 있고, 두 번째 가동 단계에서는 높은 저항이다. "낮은 저항" 이라고 함은 본 발명의 의미에서 볼 때, 전위차계가 무시해버릴 수 있는 작은 저항을 제시한다는 것으로 이해할 수 있다. 특히 출력 저항에 상응하여 약 1 Ω 내지 약 1 kΩ, 그 밖에 특히 약 1Ω 내지 100 Ω이다. "높은 저항" 이라 함은 본 발명의 의미에서 볼 때, 전위차계가 감시회로의 동작점을 유의하게 변경시키는 저항이라고 이해할 수 있다. 높은 저항은 약 1 kΩ 또는 그 이상, 특히 약 10 kΩ이상의 수치를 갖는다.

선호된 실시예에 있어서 최소한 두 번째 가동 상태에서 SC 부품의 변환 시간이 변한다고 규정되어 있다. 본 발명에서 변환 시간의 변화는 SC 부품의 변환 구성 요소를 조절하는 신호의 주파수 및/또는 펄스폭의 변화로서 이해할 수 있다. 약 70% 내지 약 50% 일시 정지 폭에 대한 (Low-Pegel) 약 30% 내지 약 50% 펄스 폭, 특히 약 50% 일시 정지 폭에 대한 약 50% 펄스 폭의 (High-Pegel) 펄스-/일시 정지 폭 비율로부터 약 99% 내지 약 80% 일시 정지 폭에 대한 약 1% 내지 20% 펄스 폭, 특히 약 95% 일시 정지 폭에 대한 약 5% 펄스 폭의 눈에 띄게 근소한 펄스-/일시 중단 폭 비율로 변경된다고 유리하게 규정되어 있다. 변환 시간을 변화시킴으로써 적어도 성능을 측정하거나 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

그 밖의 실시예에서는 감시회로가 2개의 변환 구성 요소를 갖고 있다고 규정되어 있다. 특히 두 번째 가동 상태에서 첫 번째 저항이 첫 번째 변환 구성 요소 쪽으로 연속하여, 그리고 두 번째 저항이 두 번째 변환 구성 요소 쪽으로 연속하여 연결되어 있다고 규정되어 있다. 특히 첫 번째 가동 상태에서는 첫 번째 저항 및/또는 두 번째 저항이 바이패스되어 있다. 특히 첫 번째 저항은 SC 부품에 앞서 작동되며, 두 번째 저항은 SC 부품 후에 작동된다.

응축액 증기 트랩으로부터 응축액을 빼내기 위해서 조절된 응축액 배수 밸브가 제안된다. 여기서 응축액 배수 밸브는 응축액을 담는데 사용되는 수집 용기의 충전 레벨 모니터링을 위하여 상기 장치를 가지고 있다. 특히 응축액 배수 밸브는 다이어프램 밸브를 갖고 있다. 형태에 있어서 장치를 사용하여 응축액 배수 밸브의 열림 정도가 조절 가능하다고 규정되어 있다.

그 밖에 최소한 응축액 수집 용기와 응축액 배수 밸브를 포함하는 응축액 증기 트랩이 제안된다. 예를 들어, 응축액 증기 트랩은 압축 공기 시스템에서 사용할 수 있다.

기타 유리한 실시예들은 다음의 도면에서 명확하다. 그러나 그곳에 제시되어 있는 발전된 실시예는 제한적이지 않으며 오히려 그곳에 기술된 특징들 상호간에 그리고 그 밖의 실시예를 위한 상기 특징들과 결합될 수 있다. 또한 도면 설명에 제시된 참조 표시에서는 제시된 본 발명의 보호 범위를 제한하고 있지 않으며, 다만 도면에 제시된 실시예를 나타냄을 주목한다. 동일한 부분 또는 동일한 기능을 갖는 부분은 다음에서 동일한 참조 숫자를 갖으며, 다음과 같이 제시한다:
도면 1 응축액 증기 트랩
도면 2 도면 1에서의 응축액 증기 트랩 충전 레벨 모니터링을 위한 장치
도면 3 도면 1에서의 응축액 증기 트랩 충전 레벨 모니터링을 위한 대안적 장치

도면 1은 압축 공기 시스템을 위한 응축액 증기 트랩(1)을 제시한다. 압축 공기의 응축 과정에서 생기는 응축액(2)은 배관(3)을 통해서 응축액 증기 트랩(1)으로 공급된다. 응축액(2)은 여기에 제시되어 있지 않은 공기압축기가 빨아들이는 주변 공기의 습기로부터 발생한다.

응축액(2)는 응축액 수집 용기(4)에 축적되며 정해진 충전 레벨(5)에 도달한 후, 배수 밸브(6)를 통해서 배수된다. 도면(1)에 제시된 실시예에서는 배수 밸브(6)가 다이어프램 밸브로 설계되어 있다.

센서(7)은 응축액 수집 용기(4) 안쪽으로 돌출되어 있다. 센서(7)는 최소한 응축액 수집 용기(4)에서 응축액 충전 레벨에 따라 끊임없이 변하는 용량을 갖고 있는 측정용 커패시터(8)를 포함한다. 용량성 측정은 응축액(2)이 유전 매질로서 흘러 들어가는 경우, 전기 용량의 변화에 의한 응축액 수집 용기(4)의 충전 레벨을 파악한다. 측정용 커패시터(8)는 오직 커패시터 전극만을 갖고 있다. 측정용 커패시터(8)의 기능을 위해 필요한 두 번째 전극은 최소한 도면(2) 또는 도면(3)에 기술되어 있는 회로에 따라 작동되는 응축액 수집 용기(4)의 피복 일부분으로 제공된다.

예를 들어 압축 공기 배관에서의 녹이나 공기압축기의 오일에 의해서 심하게 오염된 경우, 제시된 장치는 매우 신뢰할 수 있다. 센서(7)는 예를 들어 측정 시스템의 단락을 일으킬 수 있는 필름 층으로 인한 측정 오류를 방지하기 위해서 그 통로에서 응축액 수집 용기(4)에 의해 청정 구역(9)에 배열되어 있다.

청정 구역(9)은 센서(7) 주변에 배열되어 있는 잠수종과 유사한 장치(11)에 의해서 정해진다. 임의의 높은 충전 레벨에서 (규정된 최대 충전 레벨 5 이상) 청정 구역(9) 또는 잠수종과 유사한 장치(11) 안으로는 응축액(2)이 전혀 스며들 수 없다. 센서(7)의 상부에 응축액(2)이 전혀 도달하지 않기 때문에, 센서의 이 부분에서 응축액의 더러운 물질로부터 필름 층이 보호된다. 필름 층이 녹 입자등과 같은 전도 물질을 갖고 있는 경우, 센서(7) 및 응축액 수집 용기(4)의 안쪽에 전도층이 형성된다. 그러나 청정 구역(9)에 의해서 전도 필름층에 대한 갈바니 전류 연결 및 센서(7)와 응축액 수집 용기(4) 사이의 측정 시스템 단락이 방지된다.

청정 구역(9)은 또한 서보 제어 배수 밸브(6) 공급을 위해서도 필요하다. 자석 밸브(10)를 폐쇄 또는 열기 위하여 밸브 다이어프램(6.1)에 보조 압력을 형성하거나 없애기 위해서 사용된다. 기술된 청정 구역(9)으로부터 응축액 증기 트랩(1)으로의 공급은 압축 공기에 의해서 이루어진다.

도면 2는 예를 들어 도면(1)에서의 응축액 증기 트랩(1)의 충전 레벨 평가를 위해 사용할 수 있는 감시회로(15)를 제시한다. 측정용 커패시터(8)는 스위치 S5를 사용하여 SC 부품(20)에 연결되어 있다. 스위치 S5는 마이크로 컨트롤러(12)에 의해서 조절된다. 스위치 S5가 측정용 커패시터(8)를 전위차계 P1 뒤에 놓여 있는 입력 전압과 연결하면 측정용 커패시터(8)는 전하 Q = C·U로 충전된다. 다른 변환 포지션에서는 측정용 커패시터(8)가 다시 동일한 전하를 발산한다. 그렇게 형성된 전류 흐름은 용량과 변환 주파수: I = U·C·f에 좌우되는데, 여기서 I는 전류, U는 입력 전압, C는 측정용 커패시터의 용량 그리고 f는 변환 주파수이다. I = U·R이 적용되기 때문에 SC 부품의 등가 저항으로서의 R과 함께 R = 1/(C·f)이다.

SC 부품에 작동되는 저항 R5로 인해 떨어지는 전압은 커패시터 C5를 사용하여 통합되고, 마이크로 컨트롤러(12)의 AD 컨버터 입력(21)에 의해서 판독된다. 판독된 전압을 통해서 낮은 저항 P1은 감시회로(15)의 첫 번째 동작점에서 측정용 커패시터(8)의 용량을 추론할 수 있다. 다음 단계에서 P1이 높은 저항으로 작동되기 때문에 감시회로(15)의 동작점이 눈에 띄게 이동된다. P1과 첫 번째 동작점에서의 명목적 용량과 이동된 동작점에서 산출된 용량 차이를 통해 유전 매질의 성능 또는 유전율이 평가된다. 이러한 오차는 특히 마이크로 컨트롤러의 특성 다이어그램에 주어져 있다. 마이크로 컨트롤러의 임무는 특히 특성 다이어그램에서 해당 일치부분을 찾아 우선적으로 산출된 충전 레벨에 상응하는 조정을 하는 것이다.

도면(3)은 도면(1)에서 응축액 증기 트랩(1)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15)의 기타 실시예를 제시한다. 감시회로(15)를 통해서 외부의 물리적 영향, 여기서는 특별히 응축액 수집 용기에서의 액체 수위 상승을 통해서 변화된 측정용 커패시터(8)의 전기 용량을 파악할 수 있다. 이 측정용 커패시터는 전자식 조절이 이루어지는 배수 밸브(6)에서 압축 가스 설비(2)의 응축액(2)을 조절하기 위해서 사용할 수 있다.

감시회로(15)의 기본 원리는 가변적 용량의 임피던스를 측정용 커패시터(8)의 용량값과 성능을 밝히기 위해 측정하는 것이다.

도면 3에는 마이크로 컨트롤러(12)의 일반적인 구조가 제시되어 있다. 마이크로 컨트롤러(12)는 높은 해상도의 AD 인버터(13)와 타이머(14)를 갖고 있다. 타이머(14)는 2개의 반대 위상의 동일한 시간의 펄스를 오버랩 없이 설정할 수 있는 방식으로 조절할 수 있다. 이 펄스로 변환 구성 요소 S₁과 S₂가 조절된다.

감시회로(15)는 전극 8.1이 최소한 응축액 수집 용기(4) 피복의 일부분으로 형성되어 있는 측정용 커패시터(8) 및 스위치 S1과 S2를 갖고 있다. 측정용 커패시터(8)와 스위치 S1과 S2가 SC 부품을 형성한다. 그 밖에 옴 저항 R1과 R2가 변환 구성 요소 S3와 S4 쪽으로 열을 지어 배열되어 있다. 저항 R1과 R3는 변환 구성 요소 S3와 S4를 사용하여 바이패스 연결이 가능하다. 감시회로(15)는 그 밖에 적분기로 연결되어 있는 연산 증폭기(16)를 포함한다.

방법은 (혹은 SC 필터로 표시하는) 스위치드 커패시터 필터의 작동 방식을 기반으로 했다. 스위치 S3과 S4가 폐쇄되어 있는 한 감시회로는 가상의 접지점을 갖는 인버팅 적분기를 가진다는 사실을 알 수 있다. S3과 S4가 지속적으로 닫혀있고 항상 S1 또는 S2가 폐쇄되도록 감시회로가 가동되는 경우, 연산 증폭기의 출력에서 연산 증폭기의 인버팅되지 않는 입력에서의 가상 질량과 관련하여 측정해야 하는 용량과 통합 용량에 서로 비례하는 전압이 조절된다. 이러한 방식으로 측정용 커패시터(8)의 미상의 용량 절대값을 측정할 수 있다.

측정용 커패시터(8)의 성능을 측정해야 하는 경우, S3과 S4가 지속적으로 열린다. 그래서 회로의 성능이 변화하고, 측정용 커패시터(8)의 성능 비율이 회로의 성능에 있어 중요하게 된다. 폐쇄된 스위치 S3과 S4가 있는 가동과 비교되는 출력 전압의 변화로부터 이제 측정용 커패시터(8)의 성능을 측정할 수 있다.

커패시터 전극 사이의 유전 매질로서 오일을 갖고 있는 측정용 커패시터(8)는 커패시터 전극 사이의 공간이 물로 채워져 있는 경우보다 기본적으로 더 좋지 않은 성능을 가진다. 이는 분자의 상이한 운동성으로 인한 것이며, 주어진 전기장에 따른 분자 배열에 있어서 상이한 크기의 손실을 일으킨다.

마이크로 컨트롤러(12)는 측정용 커패시터(8)의 성능에 대하여 추가적으로 평가하며, 응축액 수집 용기(4)에서의 오일 비율 또는 유전 매질의 유전율을 추론할 수 있다. 이러한 보고 내용에 의거하여 충전 방식과는 무관한 응축액 수집 용기(4)의 충전 정도를 제시하기 위한 이산값을 얻을 수 있다.

Claims (18)

1. 유전 매질(2), 특히 응축액(2)으로 채울 수 있는 수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법으로서,
   측정용 커패시터(8)의 용량 산출 단계
   측정용 커패시터(8)의 성능 조사 단계
   측정용 커패시터(8)의 성능에 의거하여 유전 매질(2)의 유전율 측정 단계
   산출된 측정용 커패시터(8)의 용량과 유전 매질의 유전율에 의거하여 수집 용기(4)의 충전 레벨 측정 단계
   수집 용기로부터 충전 레벨에 따른 유전 매질(2)의 배수의 단계들을 포함하고,
   여기서 측정용 커패시터(8)가 있는 감시회로(15)를 이용하여 충전 레벨을 감시하는데, 그 용량은 최소한 수집 용기의 충전 레벨 범위를 넘어서 충전 레벨에 따라 꾸준히 변화하는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   측정용 커패시터(8)의 성능이 감시회로(15)의 동작점 또는 회로의 성능 변화 전후에 감시회로(15)의 출력 전압 차이를 측정하여 산출되는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   감시회로가 SC 부품을 포함하고, 여기서 SC 부품(20)은 측정용 커패시터(8)와 최소 하나의 변환 구성 요소를 (S₅; S₁, S₂) 갖고 있는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   동작점 또는 회로 성능을 변경시키기 위해서 최소한 하나의 변환 구성 요소 쪽으로 (S₅; S₁, S₂) 연속하여 각각 최소한 옴 저항이 (P₁; R₁, R₂) 상승된다는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   유전 매질(2)이 수집 용기에서 정해진 충전 레벨(5)에 도달하는 경우, 수집 용기로부터 배수된다는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 조절을 위한 방법.
6. 유전 매질(2)로 채울 수 있는 수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15)로서, 상기 감시회로(15)가 측정용 커패시터(8)의 용량과 측정용 커패시터(8)의 성능을 산출하고, 측정용 커패시터(8)의 성능에 의거하여 유전 매질(2)의 유전율을 추론하기 위해 설치되어 있으며, 여기서 감시회로(15)는 최소한 하나의 수집 용기(4)에 부속되어 있는 측정용 커패시터(8)를 갖고 있고, 이 커패시터(8)의 용량은 충전 레벨에 따라서 최소한 하나의 수집 용기(4)의 충전 레벨 범위 이상에서 계속하여 변화하고, 여기서 측정용 커패시터(8)의 산출된 용량과 유전 매질(2)의 산출된 유전율에 따라서 수집 용기(4)의 충전 레벨이 산출되는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 감시회로(15)가 첫 번째와 두 번째 가동 상태 사이에서 감시회로(15)가 변환하게끔 설계되고, 여기서 첫 번째 가동 상태에서는 측정용 커패시터(8)의 용량이 그리고 두 번째 가동 상태에서는 측정용 커패시터(8)의 성능이 산출되는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   감시회로(15)의 회로 성능이 가변적이라는 특징이 있는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   감시회로(15)가 측정용 커패시터(8)를 평가하기 위한 SC 부품을 갖고있는 것을 특징으로 하는
   수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
10. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감시회로(15)가 가동 상태 중 옴 저항이 (P1; R1, R2) SC 부품(20) 쪽으로 연속하여 변한다는 특징이 있는
    수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감시회로(15)는 두 번째 가동 상태에서 하나의 높은 옴 저항이 (P₁; R₁, R₂) 최소한 하나의 변환 구성 요소 (S₅; S₁, S₂) 쪽으로 연속하여 작동된다는 특징이 있는
    수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감시회로는 최소한 두 번째 가동 단계에서 SC 부품(20)의 스위치 전환 시간이 변화한다는 특징이 있는
    수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
13. 제 11 항에 있어서,
    감시회로(15)는 첫 번째 가동 상태에서 저항이 (P1; R1, R2) 변환 구성 요소 (S5; S1, S2) 쪽으로 낮은 임피던스이거나 바이패스 된다는 특징이 있는
    수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
14. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감시회로(15)와 수집 용기(4)의 배열은 측정용 커패시터 전극(8.1)이 최소한 부분적으로 수집 용기(4)를 통해서 제공된다는 특징이 있는
    수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15).
15. 응축액 증기 트랩(1)으로부터 응축액(2) 배수를 위해 조절된 응축액 배수 밸브(6)로서, 여기서 응축액 배수 밸브(6)는 청구항 6 내지 13에 있어서 응축액 수집 용기(4)의 충전 레벨 모니터링을 위한 감시회로(15)를 갖는
    응축액 배수 밸브(6).
16. 제 15 항에 있어서,
    응축액 배수 밸브(6)는
    응축액 배수 밸브(6)가 감시회로(15)를 사용하여 응축액 배수 밸브(6)의 열림 상태를 조절하도록 형성되어 있는
    응축액 배수 밸브(6).
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서 응축액 수집 용기(4)와 응축액 배수 밸브(6)를 포함하고 있는 응축액 증기 트랩(1).
18. 제 17 항에 있어서,
    측정용 커패시터(8)의 커패시터 전극(8.1)이 응축액 수집 용기(4)를 포함하는 특징이 있는
    응축액 증기 트랩(1).

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