NL8002951A - Capacitieve meetinrichting. - Google Patents

Description

* V ,* ' V

-1-

Capacitieve meetinrichting

De uitvinding hééft betrekking op een inrichting voor het meten van het vulniveau in een houder voor stroom-bare stoffen, bijvoorbeeld vloeistoffen, voorzien' van een op een elektrische 'verwerkingsketeri aangesloten, in de'houder 5 gestoken capacitieve sonde.'

De uitvinding beoogt de 'sonde 'zodanig uit te ' voeren dat naast een zeer betrouwbare 'meting, de sonde kan worden' toegepast bij houders voor elke willekeurige stof, . dat wil zeggen geschikt voor chemisch.' agressieve 'stoffen, 10 explosieve en giftige stoffen.

x m

De nauwkeurigheid van de meting wordt volgens 'de uitvinding bevorderd doordat de sonde bestaat .uit tenminste ' twee onderling van elkaar geïsoleerde 'meëtsekties'.·

De ene .sektie 'dient voor het vaststellen .van een refer'entie-15 waarde met betrekking tot de eigenschap eri aard van de vloeistof, terwijl de andere sektie betrekking heeft op de 'meting van hét vulniveau in de houder. Dankzij een dergelijka gedeelde 'sonde is het mogelijk om de 'inrichting universeel' toe te passen aangez'ien automatisch de 'storende invloed van 20 de veranderende eigenschappen van de vulstof wordt genivelleerd.

Ter verhoging van de nauwkeurigheid zijn de twee sekties volgens de uitvinding door pijpvormige delen gevormd, welke 'delen in eikaars verlengde 'liggen, waarbij het onderste 25 pijpdeei via een centraal door het bovenste pijpdeei gevoerde geleider met de elektrische verwerkingsketeri in verbinding staat. Bij voorkeur is deze geleider' door middel van schuim-stof proppen gecentreerd in het bovenste pijpdeei.

Dankzij de centraal aangebrachte geleider wordt de 'storende ' 30 meetfout, die 'zou ontstaan doordat tevens een capaciteitsmeting tusseri deze geleider en bij voorbeeld de wand van de houder wordt uitgeoefend, door het bovenste pijpdeei verminderd tengevolge van de daardoor uitgeoeferide afscherming. Aangezien het onderste pijpdeei vanwege de lage ligging voor de referentie-35 meting wordt toegepast, wordt hierdoor eeri nauwkeurige referentie meetwaarde verkregen. 800 29 51 ί* * * -2-

Teneinde onafhankelijk te zijn van de vorm van het vat is met ruimte om de meetsonde een gelijkvormig van onderen open pijpdeel aangebracht, dat in verbinding staat met de wancL van de houder, zodat hiermee de aardzijde van de 5 capaciteit is verzekerd.

De stroombare stof kan via de open onderzijde van het omhullende pijpdeel in de ruimte tussen sonde en dat pijpdeel vloeien, waardoor de dielectrische constante van het medium tussen sonde en omhullend pijpdeel verandert, 10 .hetgeen de meting van het vulniveau mogelijk maakt.

Teneinde de sonde bestand te doen zijn tegen inwerking van de stroombare stof zijn beide pijpdelen van de sonde met een isolerende kunststof bekleding, bij voorkeur van teflon, bedekt.

• * 15 Teneinde lek en explosie gevaar te voorkomen is de sonde volgens de uitvinding-aan het boveneinde in een boring van een met de houder te verbinden huis gevoerd-, waarbij de afdichting tussen huis en sonde is gevormd door tenminste één ringvormig vullichaam tussen 20 een verwijd gedeelte van de boring en de bekleding van de sonde, waarbij drukmiddelen een axiale belasting op het . of elk ringvormig lichaam uitoefenen.

Bij voorkeur is het of elk ringvormig lichaam in langsdoorsnede wigvormig, van welke wig de tophoek kleiner 25 dan 30° is.Hiermee wordt verzekerd dat de teflon bekleding om de sonde stevig wordt vastgehouden, zodat de sonde lek-respectievelijk corrosievrij blijft.

De .èlectrische verwerkingsketen is vvolgens de uitvinding-voorzien van omschakelmiddelen voor het 30 gelijktijdig bekrachtigen van de ene meetsectie van de sonde respectievelijk aarden van de andere meetsectie en omgekeerd. Hiermee kan een voortdurende meting van het vulniveau worden bewerkstelligd.

In de voorkeurs uitvoeringsvorm zijn de omschakel-35 middelen gevormd door een oscillator met een frequentie van bij voorbeeld 20.000 Hertz.

Voor het verkrijgen van een eenvoudige uitlezing · is de verwerkingsketen zodanig uitgevoerd dat de bulten de twee meetsecties verkregen signaalwaarden na elke omschakeling 800 2 9 51 * £ -3- ορ elkaar worden gedeeld, ter verkrijging van een naar een uitleeseenheid te voeren geschoonde uitgangswaarde, dat wil zeggen een waarde die direkt gerelateerd is aan het vulniveau gecorrigeerd op de eigenschap van de stroombare stof.

5 De uitvinding wordt nader toegeiicht in de hieronder staande figuurbeschrijving van een tweetal uitvoeringsvoor-beelden.

Xn de tekening toont: fig.1 een staande doorsnede van eenc eerste 10 uitvoeringsvorm van de sonde volgens de uitvinding, fig.2 .een schema van de elektrische verwerkings- • keten, fig.3 een met fig.1 overeenkomstige staande doorsnede van een deel van de sonde volgens een tweede 15 uitvoeringsvorm.

De in de figuren getoonde sonde bestaat in hoofdzaak uit twee pijpvormige delen 1, 2 die in eikaars . · verlengde zijn aangebracht. Tussen de pijpvormige delen is een isolatielichaam 3 door middel van een schroefverbinding 20 bevestigd.

De onderzijde van het pijpdeel 2 is afgedicht met een daarin gelaste prop 4 aan de onderzijde waarvan een kunststof eindstomp 5 is vastgeschroefd met een bout 6.

De kunststof stomp 5 is bij voorbeeld van PFA. Over de 25 volledige lengte van de pijpvormige delen 1 en 2 alsmede de eindstomp 5 is een kunststof bekleding 7 getrokken, die . bij voorbeeld van PTFA' is.

Aan de bovenzijde is het bovenste pijpdeel 1 bevestigd aan een bus 8, die aan de buitenzijde.is voorzien 30 van.een ringvormige bors 9. In de boring van de huls 8 is een isolerend lichaam van kunststof 10 aangebracht.

De aldus gevormde sonde wordt van bovenaf in een centrale boring van een huis .11 gestoken, waarbij • tussen een verwijdend deel van de boring van het huis en 35 de sonde een ringvormig vullichaam 12 is geplaatst.

Het vullichaam 12 heeft in langsdoorsnede een wigvormige gestalte, waarvan de tophoek c< kleiner dan 30? is.

De lengte van het ringvormig lichaam 12 is zodanig dat deze boven een aanslagvlak 13 van het huis 11 uitsteëkt, zodanig · 80029 51 -4- V * *► dat de bors 9 op het vullichaam 12 rust.

Aan. de van het vullichaam 12 afgekeerde zijde van de bors 9 is een geleide ring 14 geplaatst, waarop drukmiddelen in de vorm van een pakket schotelveren 15 rusten. Deze 5 schotelveren kunnen onder spanning worden gebracht door een in een schroefdraadgedeelte van de boring van het huis 11 geschroefde drukmoer 16. Het zal duidelijk zijn dat bij het voldoende aandraaien van de moer 16 de drukveren via de . bors 9 het vullichaam 12 omlaag drukken, hetwelk tengevolge 10 van zijn wigvormige gestalte een radiaal gerichte kracht op de bekleding 7 van de sonde uitoefent, waardoor een leken explosievrije afdichting tussen sonde en huis tot stand wordt gebracht. Bovendien verzorgt het wigvormig vullichaam 12 een stevige vasthoudkracht, waardoor de kunststof 15 bekleding 7 op zijn plaats blijft zitten en niet tengevolge van kruip omlaag zakt hetgeen bij een teflon bekleding het geval kan zijn.

De huls 8 is via een geleider 17 met de bovenop het huis 11 geplaatste elektrische verwerkings-20 eenheid 18 verbonden en zodoende is er een direkte elektrische verbinding met het bovenste pijpdeel 1 van de sonde en de elektrische verwerkingseenheid 18.

Het onderste pijpdeel 2 is verbonden via een geleider 19, die direkt via een centrale boring in de 25 isolator 3 respectievelijk 10 is gevoerd.

De boringen zijn zodanig dat de draad 19 precies door het hart van het pijpvormig deel 1 loopt.

Bij lange sondes kunnen op regelmatige afstand van elkaar centreermiddelen 20 zijn aangebracht, die bij voorkeur in 30 de vorm van schuimstof dat via openingen 21 in het , .bovensté3 pijpdeel 1 is ingebracht, voordat de kunststof huid 7 is aangebracht.

Op de wand van het vat, dat met de lijn 22 is aangegeven, is een flens 23 gelast, waarop een flens 24 en 35 de flens 2^ van het huis 11 is te plaatsen, welke flenzen door middel van niet getoonde bouten op elkaar kunnen worden vastgeklemd onder tussenvoeging van afdichtringen 26.

800 2 9 51

·. V

-5- • f

De tussenflens 24 is aan een pijpvorxnig manteldeei 27 vastgelast, welk manteldeei met ruimte om de sonde 1,2 ligt. Aan de onderzijde is via de opening 28 het inwendige van de mantel 27 in verbinding met de ruimte van het vat 22.

5 Het pijpvormige manteldeei 27 vormt in feite de aarde van de capaciteit gevormd door enerzijds het pijp-vormig deel 1 van de sonde en de mantel 27, welke sectie dient voor het meten van het vulniveau, en anderzijds tussen het pijpvormig deel 2 van de sonde en de mantel 27 10 dat dient als referentie meetsectie.

In figuur 2 is een schema getoond van een mogelijkë aansluiting van de referentiecapaciteit R en de niveaumetingcapaciteit N met een spanningsbron 30 en een . elektronische rekeneenheid'31.

t 15 Daartoe is elke capaciteit via een oscillator 32 om beurten met de spanningsbron 30 te verbinden respectievelijk met de aarde,zodat telkens hetzij de ene hetzij de andere capaciteit onder spanning wordt gezet, respectievelijk ontladen. De oscillator 32 kan hierbij een frequentie 20 hebben van 3.0.000 Hertz.

Afhankelijk van de dielectrische constante in de capaciteit zal deze een bepaalde tijd nodig hebben om de maximale lading te krijgen, welke tijd een meetwaarde is welke aan de electronische rekeneenheid 31 wordt gegeven.

25 Door telkens de meetwaarde van de referentiemeetsectie te . . delen op de waarde van de niveau meetsectie wordt een . uitgangssignaal verkregen, welke naar de afleeseenheid 33 kan worden gevoerd voor een optische uitlézing bepalend voor het werkelijke vulniveau in het vat of de houder 22, 30 ongeacht de aard en eigenschappen van de stroombare stof in dat vat.

Fig.3 toont een afdichting volgens een andere uitvoeringsvorm tussen de sonde 1,2 met daaromheen aangebrachte bekleding 7 en het huis 11. Ook hier is de 35 sonde aan de bovenzijde bevestigd aan een huls 8 met een ringvormig borst9 welke boven op een tweetal ringvormige kunststof vullichamen 40 en 41 rust'. Tussen de vullichamen 40 en 41 is een derde vullichaam 42 aangebracht, waarbij de 800 29 51 -6- wigvorm van de vullichamen zodanig is dat de daarmee 'samengestelde ring een cylindrisch binnen- eri buitenvlak, vertoont, dat enerzijds tegen de cylindrisché binnenwand van de ‘ verwijde boring van het huis 11 rust en anderzijds tegen 5 de cylindrisché buitenwand van de sonde 1,2.

Via een ring 43 wordt de bors belast door eéri eerste stel schroef veren 44, die 'onder spanning worden' gezet door een in een binnenschroefdraad van.hét' huis 11 gedraaide'moer 45.

10 Een tweede afdichting wordt op overeenkomstige wijze verkregen door ringvormige vullichamen 46, 47 eri 48 welke vullichamen tegen de buitenwand van de huls 8 drukken' respectievelijk de binnenwand van eéri. in de.boring aangebrachte flexibele bus 49.

t 15 De vullichameri 46, 47, 48 worden, via drukvereri 50 aangedrukt· door een in eeri tweede 'schroefdraaddeél van hét huis 11 gedraaide moer 51.

Eeri dergelijke afdichting is :in het bijzonder' geschikt voor het Opslaan van zware chemische 'stoffen' in de 20 houder, bij hoge 'drukken tot 250 bar, voor hoge temperaturen' tot 220°C waarbij de lengte van de elektroden zich. kan uitstekkeri tot 4 m. bij geroerde 'vateri respectievelijk 5 m. bij ongeroerde vaten' met inachtneming van eéri sondediamefer van 24 mm.

• 25 De 'uitvinding is niet' beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm.

800 2 9 51

Claims (11)

1. Inrichting voor het meten van het vulniveau in een houder voor stroombare stoffen, bijvoorbeeld vloeistoffen, voorzien van een op een elektrische verwerkings-keten aangesloten, in de houder gestoken capacitieve sonde, 5 met het kenmerk, dat de sonde bestaat uit twee onderling van elkaar geïsoleerde meetsecties.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de twee secties door pijpvormige delen zijn gevormd, die in eikaars verlengde liggen, waarbij het 10 onderste pijpdeel via een centraal door het bovenste pijpdeel gevoerde geleider met de elektrische verwerkingsketen in verbinding staat»

3. Inrichting volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de geleider door middel van schuimstof 15 proppen is gecentreerd in het bovenste pijpdeel.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat met ruimte om de sonde een gelijkvormig van onderen open pijpvormig manteldeel is aangebracht,, dat in verbinding staat met de wand van de houder.

5. Inrichting volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de beide pijpvormige delen van de sonde nauwsluitend zijn omhuld met een isolerende kunststof bekleding van bijvoorbeeld teflon (PTÊfA).

• 6.Inrichting volgens conclusie 1-5, met het 25 kenmerk, dat de sonde aan het boveneinde in een boring van een met de houder te verbinden huis is gevoerd, waarbij de afdichting tussen huis en sonde is gevormd door tenminste één ringvormig vullichaam tussen een verwijd gedeelte van de boring en de bekleding van de sonde, waarbij drukmiddelen een 30 axiale belasting op het of elk ringvormig lichaam uitoefenen.

7. Inrichting vólgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat het of elk ringvormig lichaam in langsdoor-snede een wigvormig gestalte heeft, waarvan de tophoek kleiner dan 30° is.

8. Inrichting volgens conclusie 1-8,met het kenmerk, dat het of elk ringvormig lichaam van 8002951 -8- kunststof, bij voorkeur teflon (PTFE) is vervaardigd.

, 9. Inrichting volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de elektrische verwerkingsketen is voorzien van omschakelmiddelen voor het gelijktijdig bekrachtigen van • 5 de ene meetsectie, respectievelijk aarden van de andere meetsectie van de sonde, en omgekeerd.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de omschakelmiddelen zijn gevormd door * , oscillator met een frequentie van bijvoorbeeld 20.900 Hertz.

11. Inrichting volgens conclusie 9 en 10, met het kenmerk dat de verwerkingsketen de van de twee meetgedeelten verkregen signaalwaarden na elke omschakeling op elkaar deelt, te verkrijging van een naar een afleeseenheid te voeren uitgangswaarde. ,t . 800 2 9 51